JPH0993445A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタルカラー画像処理装置において、高精
度な色領域の検出を可能とし、調整又は補正したい特定
色領域以外の色には影響を与えず且つ自然な適応的処理
を行えるようにする。 【解決手段】 入力ＢＧＲ信号に対し色変換処理を施し
てＬ^*ａ^*ｂ^*信号に変換する色変換手段１３と、これに
色調整処理および色変換処理を施してＹＭＣＫ信号とし
て出力する色調整手段１４および色変換手段１５と、こ
れに精細度・階調補正処理を施してＹ'Ｍ'Ｃ'Ｋ'信号と
して画像出力装置１７に出力する精細度・階調補正手段
１６とを設けた。色調整手段１４は、予走査が行われた
際に、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間における色分布を計測して、夫
々の分布に基づいた調整条件を設定する調整条件設定部
１４１と、本走査が行われた際に、Ｌ^*ａ^*ｂ^*信号に対
して調整条件設定部１４１により設定された調整条件に
したがって色調整を実行する色調整部１４２とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルカラー画
像を処理する技術分野に属し、特に、カラー複写機、カ
ラーイメージスキャナ、カラープリンタ、カラーファク
シミリ等において処理対象画像の持つ性質に応じて再現
処理を変えて画像を処理する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の画像処理装置においては、質
の高い原画に対しては忠実な出力画像を再現すれば足り
るが、裏面や下地の汚れなどを持つ質の低い原画に対し
ては、適当な画像処理を施することにより、その画質を
高めることが望ましい。また、複写機等は、その種類や
特性に応じて再現できない色も存在する。そこで、従来
から、デジタルカラー複写機等においては、デジタルな
らではの信号処理を施して、下地等の汚れを除去した
り、色を再現可能な色に変換したり、文字や線を強調し
て読みやすくしたりする。

【０００３】また、デジタルカラー複写機に各種インタ
ーフェースを接続して、ファクシミリやプリンタとして
用いる場合がある。例えば、ファクシミリとして用いる
場合には、出力画像と比較すべき原画が通常は手元に無
かったり、また、プリンタとして用いる場合には、出力
される情報が電子ファイルであったり、特に画像品質を
一致させるのが極めて困難なモニタに表示された画像で
あったりする。そこで、この種のデジタルカラー複写機
等においては、画像の特性に応じてノイズを除去した
り、レンジ変換を行ったりすることにより、より好まし
い再現を得るようにしている。

【０００４】例えば、特開平５−２０７２８０号公報に
よれば、汚れ、裏面の透け、再生紙の下地などの低濃度
域をカットすることにより、良好な画像を提供すること
を特徴とするデジタルカラー複写機における適応的な階
調補正処理が提案されている。図１１は、その処理概念
図である。図１１において、下地処理は、画像読取り装
置１１１により画像を２回走査して行われる。

【０００５】最初の走査（予走査）では、図１１で点線
で示したように、画像読取り装置１１１が原画を読み取
り、カラー分解した赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の画
像信号たる反射率スケールのＢＧＲ信号を出力すると、
γ補正部１１２は、これを明度スケールのＢ'Ｇ'Ｒ'信
号に変換すると共にグレーバランスを整える。色変換部
１１３は、γ補正部１１２からのＢ'Ｇ'Ｒ'信号をＬ^*ａ
^*ｂ^*信号に変換する。

【０００６】下地部１１４は、Ｌ^*信号を受けて、図１
２に示したようなＬ^*（即ち、明度情報）のヒストグラ
ムを生成し、下地補正条件を設定する。より具体的に
は、下地とそれ以外の画像情報とを分割する基準点を検
出する。更に、図１３に示したように、この基準点に基
づいて低濃度領域をカットするポイントを標準補正曲線
について求め、低濃度域補正曲線（γ変換曲線データ）
を、γ補正部１１２に設定する。

【０００７】２回目の走査（本走査）では、図１１で実
線で示したように、画像読取り装置１１１が反射率スケ
ールのＢＧＲ信号を出力すると、γ補正部１１２は、こ
れを低濃度域補正曲線に応じて階調補正処理が行った
後、明度スケールのＢ”Ｇ”Ｒ”信号を出力する。色変
換部１１３は、これをＬ^*ａ^*ｂ^*信号に変換し、続いて
色変換部１１５により画像出力用のＹＭＣＫ信号に変換
し、補正手段１１６により精細度及び階調を補正し、画
像出力装置１１７により画像を出力する。以上ように、
この従来の技術によれば、原画に対して適応的に階調の
補正を行うことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カラー画像
処理の技術分野においては、高画質化、高品位化という
一般的な要請の下、上記下地処理についても、より適切
に階調データを除去することが望まれる。しかしなが
ら、前述の特開平５−２０７２８０号公報に開示された
技術によれば、図１４に示すように、Ｌ^*ａ^*ｂ^*空間に
おける実際の色の分布は３次元的であるのにａ^*ｂ^*平面
の色情報を無視して下地処理の検出をＬ^*軸（明度軸）
上の１次元情報によって行うため、例えば、黄色のよう
に、高彩度（高濃度）であっても下地の色に近い高明度
を有する色が検出に影響してしまう。この結果、下地処
理のための色情報の検出が適切に行われないという問題
点がある。

【０００９】また、図１５に示すように、下地処理の除
去をＢＧＲ夫々のγ変換によりＢＧＲ色空間において直
方体の領域に基づいて行うため、一般に直方体の領域を
とらない実際の色分布を有する原画を処理する際に不適
切な階調データが除去されてしまうという問題点もあ
る。更に、低階調部のデータは低濃度域の再現以外にも
影響を与えるので、例えば、カラー複写機の色剤におい
て、原画データ中に（Ｙ，Ｍ，Ｃ）＝（１００，０，１
０）というデータで含まれる黄緑色が黄色に再現されて
しまいがちであるという問題点もある。

【００１０】以上のように、この従来の技術によれば、
正確に下地情報の検知を行うことや、除去したい領域の
みを除去するように低階調補正を行うことは困難であっ
た。そこで、本発明は、下地処理のための色情報の検出
をより高精度に行い、より適切な下地処理を行い得る画
像処理装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の構成にあっては、デジタルカラー画
像信号により表わされる色が持つ３次元色空間における
色分布から該３次元色空間における特定色に対応する領
域を検知する検知手段と、前記３次元色空間に位置する
色を他の色に置換する置換手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１２】また、請求項２記載の構成にあっては、請
求項１記載の画像処理装置において、前記検知手段は、
前記３次元色空間を複数の小領域に分割する分割手段
と、該分割された小領域の色分布から前記特定色に対応
する領域を検出する検出手段とを備えており、前記置換
手段は、前記検知された特定色に対応する領域に基づい
て前記複数の小領域に位置する色を他の色に置換するこ
とを特徴とする。

【００１３】また、請求項３記載の構成にあっては、請
求項１または請求項２記載の画像処理装置において、前
記置換手段は、前記３次元色空間に位置する色のうち所
定の代表色を他の色に変換する代表色変換手段と、該変
換された代表色以外の色を置換すべき他の色を代表色間
の補間演算により求める補間手段とを備えたことを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】

Ａ．第１実施形態 次に図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明す
る。図１に、第１実施形態として、画像読取装置により
読み取ったＢＧＲ信号を画像出力装置で出力可能なＹＭ
ＣＫ信号に変換する型式を採る画像処理装置を示す。

【００１５】図１において、画像処理装置は、画像読取
装置１１から入力されるカラー画像信号たるＢＧＲ信号
に対しγ変換処理を施してＢ'Ｇ'Ｒ'信号として出力す
るγ変換手段１２と、Ｂ'Ｇ'Ｒ'信号に対し色変換処理
を施してＬ^*ａ^*ｂ^*信号に変換する色変換手段１３と、
Ｌ^*ａ^*ｂ^*信号に対し色調整処理を施してＬ^*'ａ^*'ｂ^*'
信号として出力する色調整手段１４と、Ｌ^*'ａ^*'ｂ^*'信
号に対し色変換処理を施してＹＭＣＫ信号として出力す
る色変換手段１５と、ＹＭＣＫ信号に対し精細度・階調
補正処理を施してＹ'Ｍ'Ｃ'Ｋ'信号として画像出力装置
１７に出力する精細度・階調補正手段１６とを備えて構
成されている。

【００１６】画像読取装置１１は、セットされた原画
（原稿）を、例えば、ＣＣＤラインセンサを用いて読取
り、カラー分解した赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）につ
いての画像信号たるＢＧＲ信号を生成し出力するように
構成されている。γ変換手段１２は、１次元のＬＵＴ
（ルックアップテーブル）により、画像読取装置１１か
ら入力されるＢＧＲ信号を人間の視覚特性に対して線形
性の高い明度スケールへ変換（γ変換）すると共に、入
力色がグレイ（灰色）であればＢ＝Ｇ＝Ｒとなるように
ＢＧＲ信号のグレイバランスを補正するように構成され
ている。

【００１７】色変換手段１３は、次の式１に示されたマ
トリクス演算により、γ変換手段１２から入力される
Ｂ'Ｇ'Ｒ'信号を明度・色度信号であるＬ^*ａ^*ｂ^*信号に
変換するように構成されている。

【００１８】

【数１】 色調整手段１４は、予走査が行われた際に、図１におい
て点線で示されたように入力されるＬ^*ａ^*ｂ^*信号から
Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間における色分布を計測して夫々の分布
に基づいた調整条件（補正条件）を設定する調整条件設
定部１４１と、本走査が行われた際に、図１において実
線で示されたように入力されるＬ^*ａ^*ｂ^*信号に対して
調整条件設定部１４１により設定された調整条件にした
がって色調整を実行する色調整部１４２とを備えて構成
されている。

【００１９】色変換手段１５は、本走査が行われた際
に、次の式２に示されたマトリクス演算により、色調整
部１４２から入力されるＬ^*'ａ^*'ｂ^*'信号を、ＹＭＣ信
号に変換し、更に変換後の信号に対して公知の墨板生成
及び下色除去処理を施すことによりＹＭＣＫ信号を生成
するように構成されている。

【００２０】

【数２】 精細度・階調補正手段１６は、色変換手段１５から入力
されるＹＭＣＫ信号についての精細度及び階調を補正す
ることにより、最終的に画像出力装置１７へ送られる
Ｙ'Ｍ'Ｃ'Ｋ'信号を生成するように構成されている。画
像出力装置１７は、例えば、電子写真方式、インクジェ
ット方式、熱転写方式等の画像出力装置から構成されて
いる。

【００２１】次に、以上のように構成された画像処理装
置の動作について説明する。本第１実施形態では、一つ
の原画像に対して２回の走査を行うことにより、適応的
な色調整処理が行われる。先ず、図１において点線で示
された予走査（最初の走査）が実行されると、原画像の
Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間での分布特性に基づいた調整条件が設
定される。

【００２２】次に、図１において実線で示された本走査
（２回目の走査）が実行されると、予走査で設定された
調整条件でＬ^*ａ^*ｂ^*色空間における色の調整が行われ
る。続いて、色変換手段１５により色変換処理が行わ
れ、更に精細度・階調補正手段１６により精細度・階調
補正が行われ、画像出力装置１７へＹＭＣＫ信号が出力
される。

【００２３】次に図２を参照して、色調整手段１４の構
成及び動作について更に詳しく説明する。ここでは、Ｌ
^*ａ^*ｂ^*の各信号は８ビットに量子化された信号である
として説明するが、本発明は、この構成に限定されるも
のでないことは言うまでもない。

【００２４】先ず、予走査時の調整条件設定にかかる構
成及び動作について説明する。図２において、調整条件
設定部１４１は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*信号が夫々入力されるシフ
ト部２１、２２及び２３と、各信号ごとの色分布を計測
する色分布計測部２４と、計測された色分布を記憶して
Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間における３次元ヒストグラムとして記
憶する色分布記憶部２５と、該３次元ヒストグラムから
特定色の領域を検知する色領域検知部２６と、検知され
た色領域に応じた代表点出力値が設定される代表点出力
値設定部２７とを備えて構成される。

【００２５】シフト部２１、２２及び２３は、Ｌ^*ａ^*ｂ
^*信号が夫々入力されると、その上位Ｍビットを色分布
計測部２４に夫々出力する。ここで、ビット数Ｍは、８
を越えない自然数であるが、後述する色の計測、記憶及
び検知などの処理規模及び精度を考慮すれば、１画素当
たり４〜６ビットの３つの信号で合計１２〜１８ビット
程度が望ましい。

【００２６】色分布計測部２４は、入力される３×Ｍビ
ットのＬ^*ａ^*ｂ^*信号の３次元色情報を示すアドレスを
生成し、色分布記憶部２５の該当するアドレスをカウン
トアップする。これにより、色分布記憶部２５には、３
次元ヒストグラムが生成され、記憶される。色領域検知
部２６では、図１において図示されない制御部２８から
検知すべき特定の色領域が設定され、色分布記憶部２５
に記憶された３次元ヒストグラム情報から、この特定色
領域が検知される。

【００２７】ここで、特定の色領域の検知処理について
説明する。この様な特定色領域の検知方法としては種々
あるが、その一例として、大津の判別分析による手法
（「判別及び最小２乗基準に基づく自動しきい値選定
法」電子通信学会論文誌、Ｊ６３−Ｄ巻、４号、１９８
０年、３４９〜３５６ページ）を用いた例を示す。ま
た、検知する領域として、ここでは、白色及びその近傍
の色の領域、即ち、原画（原稿）の下地色とする。

【００２８】図３は、入力画像のＬ^*ａ^*ｂ^*空間におけ
る各色の成分の１次元の色分布を示す図であり、図３
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順にＬ^*、ａ^*、ｂ^*の１次元
の色分布を夫々表し、各グラフの縦軸には各色の頻度を
とってある。なお、ここでは、ヒストグラム生成に際し
て、Ｌ^*ａ^*ｂ^*各色６ビットで量子化した場合（図２に
おけるＭ＝２の場合）を図示している。

【００２９】先ず、検出する色が、Ｌ^*ａ^*ｂ^*空間上の
どこに存在するのかを設定する。この実施形態では、白
色（下地色）を検出する。図３（Ａ）、（Ｂ）及び
（Ｃ）に示すヒストグラム上では、↑で示された点が、
Ｌ^*ａ^*ｂ^*空間において検出すべき白色を示している。

【００３０】次に、大津の判別分析による手法を用い
て、色分布をＮ個（Ｎ≧２）に分割し、その分割された
各領域のうち白色を含む領域を特定色領域として抽出す
る。大津の判別分析による手法は、ヒストグラムを（Ｎ
−１）個の閾値によりＮ個のクラス（小領域）に分割
し、各クラス内の分散とクラス間の分散を求め、これら
のクラス内分散とクラス間分散から計算されるクラス分
離度を最大にするように閾値を求める手法である。

【００３１】図３（Ａ）のＬ^*の分布に対しては、例え
ば、Ｎ＝２として大津の判別分析による手法を適用する
と、図３（Ａ）に示されたような分割閾値３０１が得ら
れ、領域３０２及び３０３の二つの領域に分割すること
ができる。そして、この二つの領域のうち白色が含まれ
ている領域３０２を、Ｌ^*成分における特定色領域とし
て検知する。

【００３２】また、本実施形態では、大津の判別方法を
用いないで特定色領域を検知することも可能である。例
えば図３（Ｂ）に示すように、先ず１次元色分布におい
て白色の近傍で頻度が最大となる箇所を検出し（その頻
度をｆとする）、次に頻度ｆの例えば１／２の頻度の点
を両側で検出し、その点間の領域３０４（白色近傍で頻
度ｆ／２以上を持つ領域）をａ^*成分における特定色領
域として検知するようにしてもよい。また、例えば、図
３（Ｃ）に示すように、白色近傍で、頻度ｆ／２以上を
持つ領域をある一定値（図３（Ｃ）の△１や△２）広げ
た領域３０５を、ｂ^*成分における特定色領域として検
知するようにしてもよい。

【００３３】このように本実施形態では、各成分ごとに
異なる方法で各成分の特定色領域を検出してもよいし、
全て同一手法で検出してもよい。更に、ヒストグラムに
おける特徴的な部分を検知できる方法であれば上述した
方法とは異なる方法を用いても構わない。以上のように
して検知したＬ^*ａ^*ｂ^*空間の各成分についての特定色
領域を同時に満足する領域を最終的に特定色領域として
検知する。この結果、各色Ｍビットの合計２の３Ｍ乗個
の色の代表点は、上記特定色領域に含まれる点と含まれ
ない点とに２分されることになる。

【００３４】また、特定色の設定及び検知に関して、本
実施形態では白色近傍領域に、クラスタリングされた代
表色を下地領域としている。前述の判別分析法のステッ
プにおいて、所定頻度を満たす最大頻度を得る代表色を
（図３の↑で示された点）下地色として設定してクラス
タリングを開始する手法も有効な方式である。この場合
には、例えばカラーペーパーなどの白色とは異なる下地
を有する原画（原稿）を処理するのに有効であるし、所
定頻度に対する各代表色出現頻度などから、下地処理を
行うか、行わないかの判断処理を取り入れることも可能
である。

【００３５】次に、代表点出力値設定部２７で行われる
テーブルへの出力値動作を説明する前に、本実施形態で
行われる色調整の概略を図４を参照して説明する。ここ
で行われる演算は、色空間を複数の局所空間に分割し、
局所空間毎の代表点に関しては、出力値をテーブルとし
て設定しておき、代表点間の入力値に関しては、そのテ
ーブルを３次元的に補間して出力値を求めるものであ
る。本実施形態では、広く知られる３次元空間における
８点線形補間方式による色調整を行うものとする。

【００３６】図４は、この８点線形補間の概念を示す図
である。図４において、Ｐ_k（k＝１〜８）は代表点であ
り、それに対応する出力値（Ｌ_k，ａ_k，ｂ_k）（k＝１〜
８）は予め設定されている。この時、立方体内の点Ｑに
対する出力値（Ｌ_out，ａ_out，ｂ_out）は、図４に示す
ような点Ｑで分割される８つの立方体の体積Ｖ_k（k＝１
〜８）の単位立方体の体積Ｖに対する比率から次の式３
〜５で得られる。

【００３７】

【数３】

【００３８】再び図２に戻って、代表点出力値設定部２
７は、予走査における色領域検知部２６による色領域検
知結果に基づき、検知された領域の色をどの様に調整・
補正するかという制御部２８からの情報を受けて、色調
整部１４２での８点線形補間に必要とされる代表点の出
力値をテーブル２１２へ設定する。

【００３９】ここで図５を参照して、テーブル２１２へ
の代表点出力設定について説明する。ここでは、説明を
簡単にするため、ａ^*ｂ^*の２次元平面を示しているが、
実際にはＬ^*ａ^*ｂ^*の３次元空間について代表点出力設
定が行われる。図５において、ｉ−３〜ｉ＋３及びｊ−
３〜ｊ＋３の４９個の点は、各小領域における代表色、
つまり、各小領域を規定する頂点を示している。

【００４０】図５（Ａ）において、シェードで表される
矩形領域が図２における色領域検知部２６で特定色領域
（本実施形態では白色）と判定された領域である。ま
た、本実施形態は、原画の下地を検知して除去する処理
を行うものであるから、検知された領域の色を白色へ置
換するという情報が、制御部２８から代表点出力値設定
部２７へ設定されているものとする。

【００４１】図５においては、その調整の目標となる色
のポイント（白色）は、（ａ^*，ｂ^*）＝（ｉ，ｊ）の点
であるとする。従って色調整では、図５（Ｂ）に示すよ
うに特定色領域として検知された色を白色基準点（ｉ，
ｊ）に変換し、それ以外の領域は、そのまま出力する処
理が行われる。つまり、図５（Ａ）において、白丸で示
された点については、その代表点のＬ^*ａ^*ｂ^*値をその
まま代表点出力値保持部へ設定し、黒丸で示した（下地
であると検知された）代表点については、白色基準点の
Ｌ^*ａ^*ｂ^*値たる（ａ^*，ｂ^*）＝（ｉ，ｊ）を代表点出
力値としてテーブル２１２へ設定する。

【００４２】また、ここで特定色領域であると検知され
た代表点の出力値を全て基準色へ変換するのではなく、
図５（Ｃ）に示すように、基準色の方向へシフトさせて
も良いし、図５（Ｄ）に示すように、色領域の周辺の代
表点の出力値も合わせて微調整することも可能である。
これらは、下地を検知して除去するような処理よりもむ
しろ、例えば風景画や人物画等の自然画像において、植
物の緑や人の肌色などの特定色を検出し、好ましい方向
へ微調整するような処理に適している。

【００４３】ここで、調整目標点の設定及び検知に関し
て、本実施形態では制御部２８から白色であればそれに
該当するＬ^*ａ^*ｂ^*値を設定する。ここで、検出した特
定色領域の平均値を設定する方式も有効である。この方
式は、例えば、カラーペーパーなどの下地を除去するの
ではなく、均一化して再現する場合には有効である。

【００４４】このように第１実施形態においては、調整
条件設定部１４１から検知手段が構成されており、色調
整部１４２から置換手段が構成されている。また、色分
布計測部２４及び色分布記憶部２５から分割手段が構成
されており、色領域検知部２６及び代表点出力設定部２
７から検出手段が構成されている。更に、テーブル２１
２及び演算部２１３から代表色変換手段が構成されてお
り、演算部２１３から補間手段が構成されている。

【００４５】次に再び図２に戻り、色調整部１４２によ
る本走査の際の色補正動作について説明する。図２にお
いて、色調整部１４２は、シフト部２０９、２１０及び
２１１並びにテーブル２１２並びに演算部２１３を備え
て構成されている。Ｌ^*ａ^*ｂ^*信号が入力されると、シ
フト部２０９、２１０及び２１１によって、上位Ｎビッ
トと下位（８−Ｎ）ビットとに分割される。上位Ｎビッ
トは、テーブル２１２への入力信号となり、下位（８−
Ｎ）ビットは演算部２１３への入力信号となる。

【００４６】テーブル２１２では、入力されるＮ×３ビ
ットの色空間座標信号をアドレスとして、該当する小領
域の代表８頂点の出力Ｌ^*ａ^*ｂ^*値を演算部２１３へ出
力する。演算部２１３では、８頂点の出力を受けて、Ｌ
^*、ａ^*及びｂ^*の各下位（８−Ｎ）ビットを用いて、前
述の式３〜５の演算を行い、補正後のＬ^*'、ａ^*'及びｂ
^*'信号を生成する。以上のような処理によって、従来よ
りも高精度な色領域の検出が可能となり、調整したい特
定色領域以外の色には影響を与えず且つ自然な適応的色
調整が達成される。

【００４７】Ｂ．第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６に
示す本実施形態は、第１実施形態と同様に、画像読取装
置から入力されるＢＧＲ画像を画像出力装置で出力可能
なＹＭＣＫ信号に変換する画像処理装置を示している。
尚、図１に示した第１実施形態と同様の構成要素には同
一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４８】図６において、画像処理装置は、画像読取
装置１１から入力されるカラー画像信号たるＢＧＲ信号
に対しγ変換処理を施してＢ'Ｇ'Ｒ'信号として出力す
るγ変換手段１２と、Ｂ'Ｇ'Ｒ'信号に対し色変換処理
を施してＬ^*ａ^*ｂ^*信号に変換する色変換手段１３と、
Ｌ^*ａ^*ｂ^*信号に対し色調整処理を施すと共に色変換処
理を施してＹＭＣＫ信号として出力する色補正手段６４
と、ＹＭＣＫ信号に対し精細度・階調補正処理を施して
Ｙ'Ｍ'Ｃ'Ｋ'信号として画像出力装置１７に出力する精
細度・階調補正手段１６とを備えて構成されている。

【００４９】このように第２実施形態は、第１実施形態
における色調整手段１４及び色変換手段１５の代りに、
適応的な色補正手段６４を備えている。色補正手段６４
は、予走査が行われた際に、図６において点線で示され
た信号経路を介して入力されるＬ^*ａ^*ｂ^*信号からＬ^*ａ
^*ｂ^*色空間における色分布を計測して夫々の分布に基づ
いた色補正条件を設定する補正条件設定部６４１と、本
走査が行われた際に、図６において実線で示された信号
経路を介して入力されるＬ^*ａ^*ｂ^*信号に対して補正条
件設定部６４１により設定された補正条件にしたがって
色補正を実行すると共に補正結果に対して色空間変換処
理を施してＹＭＣＫ信号として出力する色補正部６４２
とを備えて構成されている。

【００５０】次に、以上のように構成された画像処理装
置の動作について説明する。本第２実施形態では、第１
実施形態の場合と同様に、一つの原画に対して２回の走
査を行うことにより、色補正処理が行われる。先ず、図
１において点線で示された予走査（最初の走査）が実行
されると、原画像のＬ^*ａ^*ｂ^*色空間での分布特性に基
づいた色補正条件が設定される。

【００５１】次に、図１において実線で示された本走査
（２回目の走査）が実行されると、予走査で設定された
補正条件でＬ^*ａ^*ｂ^*色空間における色の補正が行われ
る。続いて、精細度・階調補正手段１６により精細度・
階調補正が行われ、画像出力装置１７へＹＭＣＫ信号が
出力される。

【００５２】次に、図７を参照して、色補正部６４の構
成及び動作について更に詳しく説明する。ここでは、Ｌ
^*ａ^*ｂ^*の各信号は８ビットに量子化された信号である
として説明するが、本発明は、この構成に限定されるも
のでないことは言うまでもない。

【００５３】先ず、予走査時の補正条件設定にかかる構
成及び動作について説明する。図７において、補正条件
設定部６４１は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*信号が夫々入力されるシフ
ト部７１、７２及び７３と、各信号ごとの色分布を計測
する色分布計測部７４と、計測された色分布を記憶して
Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間における３次元ヒストグラムを生成し
て記憶する色分布記憶部７５と、該３次元ヒストグラム
から特定色の領域を検知する色領域検知部７６と、検知
された色領域に応じた代表点出力値が設定される代表点
出力値設定部７７と、Ｌ^*ａ^*ｂ^*値をＹＭＣＫ値に変換
するための色空間変換テーブル７８とを備えている。

【００５４】シフト部７１、７２及び７３は、Ｌ^*ａ^*ｂ
^*信号が夫々入力されると、その上位Ｎビットを色分布
計測部７４に夫々出力する。ここで、ビット数Ｎは、８
を越えない自然数であるが、後述する色の計測、記憶及
び検知などの処理規模及び精度を考慮すれば、１画素当
たり４〜６ビットの３つの信号で合計１２〜１８ビット
程度が望ましい。

【００５５】色分布計測部２４は、入力される３×Ｎビ
ットのＬ^*ａ^*ｂ^*信号の３次元色情報を示すアドレスを
生成し、色分布記憶部７５の該当するアドレスをカウン
トアップする。これにより、色分布記憶部７５は、３次
元ヒストグラムを生成し記憶する。色領域検知部７６で
は、図６において図示されない制御部７９から検知すべ
き特定の色領域が設定され、色分布記憶部７５に記憶さ
れた３次元ヒストグラム情報から特定色領域を検知す
る。

【００５６】この色領域検知部７６における特定色領域
の検出方法としては、種々の方法を採用することが可能
である。ここでは主成分分析法による色空間変換と大津
の判別分析による手法を用いた例を示す。先ず、色分布
記憶部７５に記憶されているＬ^*ａ^*ｂ^*色空間における
画像データの色分布データを読み出し、原画像の（Ｌ^*
ａ^*ｂ^*）色空間から、それとは異なる第２の色空間たる
ＵＶＷ色空間への色空間変換係数を算出する。

【００５７】ここでは先ず、この色空間変換係数算出方
法として主成分分析法を用いた例について説明する。先
ず、Ｌ^*、ａ^*及びｂ^*の各１次元ヒストグラムより、
Ｌ^*、ａ^*及びｂ^*の平均を夫々算出する。次に、上記算
出された平均と２次元色分布により、共分散を求める。
例えば、ａ^*・ｂ^*の共分散は、次の式６により計算され
る。

【００５８】

【数４】

【００５９】次に、計算された共分散により、次の式７
を用いて、分布の共分散行列Σを求める。

【数５】

【００６０】次に、この共分散行列より、各固有値λ
１、λ２及びλ３、並びに対応する固有ベクトルｖ１、
ｖ２及びｖ３が求まる。この例において、固有値及び固
有ベクトルを求める方法としては、例えば公知のヤコビ
（Ｊａｃｏｂｉ）法を採用することができる。次に、求
められた固有ベクトルｖ１、ｖ２及びｖ３を用いて、第
１成分（第１主軸）〜第３主成分（第３主軸）に投影し
た色分布が正規化されるように、固有ベクトルの修正及
びオフセットの計算を行う。

【００６１】例えば、原画像の色空間上での色分布を各
成分当りビット数Ｎ＝６（０〜６３）で計測したとする
と、原色空間を第１主成分（第１主軸）〜第３主成分
（第３主軸）に投影したときに、その投影結果も６ビッ
ト（０〜６３）で表せるようにする。即ち、原画像色空
間の８頂点｛（０，０，０），（０，０，６
３），．．．，（６３，６３，６３）｝を第１主成分
（第１主軸）〜第３主成分（第３主軸）に投影し、その
結果の最大及び最小が、夫々０及び６３になるようにす
る。よって、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間をＵＶＷ空間へ変換する
係数である、式３中の行列Λを次の式８を用いて算出す
る。

【００６２】

【数６】

【００６３】ここで、α、β、γ、δ₁、δ₂及びδ
₃は、前述した色分布正規化のための修正及びオフセッ
ト係数である。この様にして求められた色空間変換係数
を用いて、色分布記憶部７５に記憶されているＬ^*ａ^*ｂ
^*の３次元ヒストグラムデータをＵＶＷ色空間の３次元
ヒストグラムデータに変換し、再び色分布記憶部７５に
記憶する。この変換後のデータの記憶のために、色分布
記憶部７５においては、初めにＬ^*ａ^*ｂ^*空間の色分布
を記憶した領域とは異なる記憶領域が用いられる。

【００６４】色領域検知部７６は、ＵＶＷ色空間の色分
布から特定色領域を検出する。この特定色領域の検出方
法としては種々あるが、ここでは第１実施形態と同様に
大津の判別分析方法を用いて、各色Ｎビットの合計２の
３Ｎ乗個の色の代表点を、特定色領域に含まれる点と含
まれない点とに２分する。特定色検知処理は基本的に第
１実施形態と同様であるため説明は割愛するが、検出目
標である特定色（図５において、↑で示された点）がＵ
ＶＷ色空間においてどの様な座標に変換されるかを前記
色空間変換係数によって算出するステップが必要とな
る。

【００６５】次に、図８を用いて代表点出力値設定部７
７におけるテーブル７１０への代表点出力値設定につい
て説明する。ここでは、説明を簡単にするため、ａ^*ｂ^*
の２次元平面を示している。図８において、ｉ−３〜ｉ
＋３及びｊ−３〜ｊ＋３の４９個の点は、各小領域にお
ける代表色、即ち各小領域を規定する頂点を示してい
る。

【００６６】本第２実施形態では、第１実施形態の場合
とは異なり、シフト部７１、７２及び７３を共通化する
ことにより、補正条件設定部６４１における色分布計測
及び領域検知の精度と、色補正部６４２におけるテーブ
ル検索の精度とを一致させている。この構成の長所とし
ては、先ず、第１実施形態に比べ処理構成を小規模にす
ることが可能となったことが挙げられる。

【００６７】また、図８（Ａ）に示したように代表点毎
に特定色検知結果が出るため、後処理である代表色出力
値の設定処理が単純になることが挙げられる。更に、代
表色毎に色認識が行われれば良いため、主成分分析によ
る色空間変換などのより柔軟なデータ解析手法を色領域
検知部７６に導入できるという長所もある。

【００６８】図８（Ａ）において、シェードで表される
円領域に囲まれた代表点が図６における色領域検知部７
６で特定色領域と判定された領域であり、その調整の目
標となる色のポイントは、（ａ^*，ｂ^*）＝（ｉ，ｊ）の
点であるとする。このとき色補正部６４２では、図８
（Ｂ）に示すように特定色領域として検知され色（図８
（Ａ）において、黒まるで示された点）を目標点（ｉ，
ｊ）に置換した後、ＹＭＣＫ色空間へ変換し、それ以外
の領域（図８（Ａ）において、白丸で示された点）は、
そのままＹＭＣＫ色空間へ変換して出力する処理が行わ
れる。

【００６９】ここで、特定色領域と検知された代表点の
出力値を全て基準色へ置換するのではなく、図８（Ｃ）
に示すように、基準色の方向へシフトさせても良いし、
図８（Ｄ）のように検知した色領域の周辺の代表点も合
わせて微調整することも可能である。これらの処理は、
例えば風景画や人物画等の自然画像において、木の緑や
人の肌色などの特定色を検出し、好ましい方向へ調整す
るような処理に適している。

【００７０】再び図７において、代表点出力値設定部７
７では、このようにしてＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で適応的に調
整・空間変形処理されたＬ^*ａ^*ｂ^*値を求めた後、色空
間変形テーブル７８を参照し、各代表点が出力すべきＹ
ＭＣＫ値を色補正部６４２のテーブル７１０へ設定す
る。色空間変換テーブル７８には、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間か
らＹＭＣＫ色空間へ変形する出力値が予め設定されてい
る。

【００７１】これは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎ
ｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成され、Ｌ^*ａ^*ｂ^*の２４ビ
ット入力値に対する各ＹＭＣＫ値が全て記憶されていて
も良いし、本第２実施形態の色補正部６４２の場合と同
様に、粗く量子化されたＬ^*ａ^*ｂ^*代表値のみを記憶
し、代表色間は補間によって出力すべきＹＭＣＫ値を求
めても良い。また、本第２実施形態では、色空間変換テ
ーブル７８を参照して色補正部６４２のテーブル７１０
へ代表点出力値を設定するが、例えば第１実施形態に示
したような式２の演算及び墨板生成、下地色除去処理等
の演算を行うことにより、ＹＭＣＫ値を求めてもよい。

【００７２】色領域検知部７６において、特定色領域で
ないと検出された代表点については、予め設定されてい
るＹＭＣＫ値をそのまま色補正部６４２のテーブル７１
０に設定する。他方、特定色領域であると検出された代
表点については、Ｌ^*ａ^*ｂ^*値を調整して出力するため
のＹＭＣＫ値をテーブル７１０に設定する。

【００７３】次に、本走査（第２走査）の色補正動作に
ついて説明する。ここでは、第１実施形態の８点線形補
間方式の代りに、公知の単位４面体を用いた補間法を採
用した例について説明する。この補間法は、図９に示す
ように単位立方体を更に、５つの４面体に分割する補間
法であり、補間に先立って、先ず求めるべき座標点が、
どの４面体に属するのかを判定し、内点Ｑにより更に４
分割される各小４面体の体積比率に基づいて各頂点の出
力を加重する。

【００７４】図１０において、Ｐk（k＝１〜４）に対応
する出力値（Ｙ_k，Ｍ_k，Ｃ_k，Ｋ_k）（k＝１〜４）、内
点Ｑの入力値を（Ｑｌ，Ｑａ，Ｑｂ）とするとき、補間
値（Ｙ_out，Ｍ_out，Ｃ_out，Ｋ_out）は、Ｑで分割される
４つの４面体の体積△k（k＝１〜４）の単位４面体の体
積△に対する比率から、次の式９で求まる。

【００７５】

【数７】 ここで、△及び△k（k＝１〜４）は、頂点Ｐkでの入力
値を（Ｌ_k，ａ_k，ｂ_k）とすれば、以下の式１０を用い
た計算により得られる。

【００７６】

【数８】

【００７７】また、上記補間を用いて、Ｌ^*ａ^*ｂ^*の３
成分入力の色信号からＹＭＣＫの４成分の出力を行うた
めの色処理は、例えば、本出願人が特開平５−２９２３
０６号公報で開示している技術を用いることにより可能
となる。

【００７８】再び図７において、色補正部６４２には、
シフタ７１、７２及び７３によって、上位Ｎビットと下
位（８−Ｎ）ビットとに分割されたＬ^*ａ^*ｂ^*信号が入
力される。上位Ｎビットは、テーブル７１０への入力信
号となり、下位（８−Ｎ）ビットは演算部７１１への入
力信号となる。テーブル７１０では、入力されるＮ×３
ビットの色空間座標信号をアドレスとして、該当する局
所色領域の代表８頂点の出力Ｌ^*ａ^*ｂ^*値を演算部７１
１へ出力する。演算部７１１では、８頂点の出力値を受
けて、Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*の下位（８−Ｎ）ビットを用い
て、式９の演算が行われ、補正後のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ信号
を生成する。

【００７９】このように第２実施形態においては、補正
条件設定部６４１から検知手段が構成されており、色補
正部６４２から置換手段が構成されている。また、色分
布計測部７４及び色分布記憶部７５から分割手段が構成
されており、色領域検知部７６及び代表点出力設定部７
７から検出手段が構成されている。更に、テーブル７１
０及び演算部７１１から代表色変換手段が構成されてお
り、演算部７１１から補間手段が構成されている。

【００８０】以上のような処理によって、従来よりも高
精度な色領域の検出が可能となり、調整又は補正したい
特定色領域以外の色には影響を与えず、且つ自然な適応
的処理が達成されると共に色補正も同時に行うことが可
能となり、更に画像処理システム全体の構成を簡素化で
きる。

【００８１】Ｃ．変形例 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、
種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態に
おいてはカラー複写機を想定した実施形態を示したが、
本発明は、それに限定されるものでなく、ファクシミ
リ、イメージスキャンナ、プリンタ等にも同様に適用可
能である。

【００８２】また、下地色を検知し除去する処理を示し
たが、他の色領域であっても、本発明により良好な適応
処理が可能である。例えば、色補正において複数のマス
キング処理係数を用意しておき、原画像に注目色領域を
（例えば空・緑・肌色などの人間の記憶色）が多く含ま
れる場合に、その色を再現するのに適したマスキング係
数を用いる技術に対して本実施形態を適用すれば、注目
色領域を精度良く検出することができ、マスキング係数
の変更をより適格に行うことが可能となり、画像全体の
色の再現をより精度よく行うことが可能となる。

【００８３】また例えば、画像入出力機器の色再現範囲
の違いに着目して再現不可能な色領域を検出して色空間
の圧縮を行う技術に本実施形態を適用すれば、３次元色
空間における再現可能／不可能領域の検出を行う処理及
びその検出結果を空間変形処理に反映させる演算を比較
的小規模且つ単純に行うことが可能となる。

【００８４】更に、以上の実施形態では、説明を簡単に
するために一つの特定色領域を設定した場合について説
明したが、複数の色領域を設定しても同様の処理が可能
であることは言うまでもない。更に、色調整処理に関し
て、８頂点線形補間及び単位４面体による実施形態を示
したが、本発明はこれに限るものでなく、種々の分割法
や補間法を用いても、同様の検出及び調整、補正等の画
像処理が可能であることは容易に類推できる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の画像
処理装置によれば、検知手段は、デジタルカラー画像信
号により表わされる色が持つ３次元色空間における色分
布から該３次元色空間における特定色に対応する領域を
検知する。置換手段は、前記検知された特定色に対応す
る領域に基づいて、前記３次元色空間に位置する色を他
の色に置換する。この結果、原画の色分布全体の情報を
元に特定色の色検知を行うことになるので、従来よりも
高精度の色の検知が可能となる。

【００８６】また、請求項２記載の画像処理装置によれ
ば、分割手段は、前記３次元色空間を複数の小領域に分
割する。検出手段は、該分割された小領域の色分布から
前記特定色に対応する領域を検出する。置換手段は、前
記検知された特定色に対応する領域に基づいて、前記複
数の小領域に位置する色を他の色に置換する。この結
果、小領域に分割された色空間に基づいて色の検知を行
うことになるので、検知処理をコンピュータ等により極
めて効率的に行えるようになる。

【００８７】さらに、請求項３記載画像処理装置によれ
ば、代表色変換手段は、前記３次元色空間に位置する色
のうち所定の代表色を他の色に変換する。そして、補間
手段は、該変換された代表色以外の色を置換すべき他の
色を代表色間の補間演算により求める。この結果、より
自由度の高い色調整が可能となる。

【００８８】このように、本発明によれば、従来よりも
高精度な色領域の検出が可能となり、調整又は補正した
い特定色領域以外の色には影響を与えず、且つ自然な適
応的処理が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の画像処理装置のブロック図で
ある。

【図２】 図１の色調整手段の詳細を示すブロック図で
ある。

【図３】 第１実施形態における３次元ヒストグラムを
示す特性図である。

【図４】 第１実施形態における３次元色空間を示す図
式的な斜視図である。

【図５】 第１実施形態における補正処理の説明図であ
る。

【図６】 第２実施形態の画像処理装置のブロック図で
ある。

【図７】 図６の補正調整手段の詳細を示すブロック図
である。

【図８】 第２実施形態における補正処理の説明図であ
る。

【図９】 第２実施形態における補正処理の概念図であ
る。

【図１０】 第２実施形態における補正処理の概念図で
ある。

【図１１】 従来例の画像処理装置のブロック図であ
る。

【図１２】 従来例における１次元ヒストグラムを示す
特性図である。

【図１３】 従来例における補正処理の説明図である。

【図１４】 従来例における下地色の検出処理の説明図
である。

【図１５】 従来例における下地色の除去処理の説明図
である。

【符号の説明】

１１…画像読取装置 １２…γ変換手段 １３…色変換手段 １４…色調整手段 １５…色変換手段 １６…精細度及び階調補正手段 １７…画像出力装置 ２１、２２、２３、７１、７２、７３、２０９、２１
０、２１１…シフト部 ２４、７４…色分布計測部 ２５、７５…色分布記憶部 ２６、７６…色領域検知部 ２７、７７…代表点出力値設定部 ２８、７９…制御部 ６４…色補正手段 ７８…色空間変換テーブル １４１…調整条件設定部 １４２…色調整部 ２１２、７１０…テーブル ２１３、７１１…演算部 ６４１…補正条件設定部 ６４２…色補正部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタルカラー画像信号により表わされ
   る色が持つ３次元色空間における色分布から該３次元色
   空間における特定色に対応する領域を検知する検知手段
   と、 前記検知された特定色に対応する領域に基づいて前記３
   次元色空間に位置する色を他の色に置換する置換手段と
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記検知手段は、前記３次元色空間を複
   数の小領域に分割する分割手段と、該分割された小領域
   の色分布から前記特定色に対応する領域を検出する検出
   手段とを備えており、 前記置換手段は、前記検知された特定色に対応する領域
   に基づいて前記複数の小領域に位置する色を他の色に置
   換することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記置換手段は、 前記３次元色空間に位置する色のうち所定の代表色を他
   の色に変換する代表色変換手段と、 該変換された代表色以外の色を置換すべき他の色を代表
   色間の補間演算により求める補間手段とを備えたことを
   特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。