JP2007282099A - 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】入力側の装置と出力側の装置とで色再現範囲が異なる場合に、出力側の装置において最適な色再現となるように入力画像信号を色変換する画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供する。
【解決手段】入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理装置であって、前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換する変換手段と、前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像する圧縮写像手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに係り、特に、入力側と出力側のカラー画像信号の色再現可能領域が異なる場合にカラー画像信号に対して色変換処理を行う画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。

カラー画像を出力する機器として、例えばＣＲＴやカラーＬＣＤなどの表示装置や、プリンタなどの印刷機器等がある。これらの出力装置では、それぞれの出力方式の違いなどによって、再現可能な色範囲が異なっている。図１３は、出力装置における色再現可能領域の一例の説明図である。ここでは、ある色相における２つの出力装置の色再現可能領域を示している。図中の装置１は例えばＣＲＴであり、装置２は例えばプリンタである。ＣＲＴでは、出力方式として蛍光体を光らせる方式であるため、明度の高い領域で鮮やかな色を表現できる。一方、プリンタでは色材を重ねて色を表現する方式であるため、１次色以外では高明度高彩度の色を表現することは難しく、全体的に低明度領域での色再現が可能である。

このように、出力装置に応じて色再現可能領域が異なるため、例えばＣＲＴ上で作成した画像をプリンタで印刷する場合など、異なる出力装置で同じ画像データによる出力を行おうとすると、再現できない色が生じる可能性がある。例えば図１４における色相において高明度高彩度の色については、ＣＲＴ上では出力可能であるが、プリンタでは再現できない。逆に、低明度高彩度の色については、プリンタでは再現可能であるものの、ＣＲＴでは表示できない。そのため、少なくとも再現できない色については最も近いと考えられる色に置き換えて出力し、画像全体としてその出力装置においては最良の画質で再現できるようにしている。このとき、与えられるカラー画像信号を、出力装置の色再現可能領域内の色に置き換える色の写像（Ｃｏｌｏｒ Ｍａｐｐｉｎｇ）が必要となる。

色の写像を行う従来の技術として、例えば明度を保存したまま彩度を変化させる技術がある。しかし、例えばＣＲＴに表示していた画像をプリンタで出力しようとする場合、図１３に示すように、ＣＲＴ上で高明度で鮮やかな色は、ほとんど色が抜けて白くなってしまう。また別の技術として、彩度を保存して明度を変化させる技術もあるが、この場合には鮮やかな色が極端に暗くなってしまい、やはりプリンタから出力された画像はＣＲＴ上で表示されていた画像と比べ、だいぶ異なったものとなってしまう。

色の写像を行うさらに別の技術として、例えば特許文献１に記載されている技術がある。この技術では、入力画像信号の彩度及び明度の範囲が出力装置の彩度及び明度の再現範囲と比較して大きい場合、入力画像信号の彩度及び明度の双方について、階調を保存するように出力装置の色再現可能領域内に圧縮写像を行っている。しかし、上述のように例えばＣＲＴに表示していた画像をプリンタで出力しようとする場合、図１３に示すように大きく異なる色再現可能領域の間で彩度および明度を圧縮する処理を行うと、ＣＲＴ上で高明度高彩度であった色は明度、彩度ともに低下する。この場合、上述のように明度保存、彩度保存の場合に比べて再現された色の相違は小さくなる。

しかし、見た目に同じ色を再現しようとする場合、あるいは生の入力色より望ましい色を再現しようとする場合、このように単純な変換処理だけでは満足できる色を再現することはできない。

この問題を解決するため、色相ごとの線形関数により色変換を行う方法や、色相の最大彩度点の明度を用いて明度変換する方法等が提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２に記載された技術では、図１４に示すように、入力画像信号を入力側の色再現域１０１に基づいて設定された中間の色再現域１０２内の中間画像信号に変換し、この中間画像信号を出力側の色再現域１０３内の画像信号に変換している。
特公平６−３６５４８号公報 特開２０００−１８４２２２号公報

上記のような従来の色変換方法では、入力画像信号が同明度の場合に一律に同じ変換係数により明度変換される。このように明度、彩度に拘わらず一律に変換されるため、低彩度領域の色が暗く再現されたり、色再現域の最大彩度点において階調に段差が生じる等の問題が生じ、本来の出力デバイス特性を使いきりつつ最適な再現を行うことができなかった。

本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、入力側の装置と出力側の装置とで色再現範囲が異なる場合に、出力側の装置において最適な色再現となるように入力画像信号を色変換する画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る画像処理装置は、入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理装置であって、前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換する変換手段と、前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像する圧縮写像手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、従来のように明度、彩度に拘わらず一律に変換するのではなく、入力画像信号の明度及び彩度に基づいて入力画像信号の明度を中間画像信号の明度に変換するので、本来の出力装置のデバイス特性を使いきりつつ最適な色再現を行うことが可能となる。

なお、請求項２に記載したように、前記変換手段は、前記入力画像信号の明度が前記入力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度以上か否かに応じて、前記中間画像信号への変換方法を異ならせるようにしてもよい。

また、請求項３に記載したように、前記変換手段は、前記入力画像信号を、前記出力側の色再現域を包含する前記中間の色再現域内の中間画像信号となるように変換するようにしてもよい。

また、請求項４に記載したように、前記変換手段は、予め定めた特定色相領域の入力画像信号を、前記出力側の色再現域を包含する前記中間の色再現域内の中間画像信号となるように変換するようにしてもよい。

また、請求項５に記載したように、前記変換手段は、前記入力画像信号の明度が前記入力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度より小さい場合に、前記入力画像信号を、低明度側に伸張した中間の色再現域内の中間画像信号となるように変換するようにしてもよい。

また、請求項６に記載したように、前記変換手段は、色再現目的に応じて前記中間画像信号への変換方法を異ならせるようにしてもよい。

また、請求項７に記載したように、前記圧縮写像手段は、前記中間画像信号の彩度に応じて圧縮写像方法を異ならせるようにしてもよい。

請求項８記載の画像処理方法は、入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理方法であって、前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換し、前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像することを特徴とする。

この発明によれば、従来のように明度、彩度に拘わらず一律に変換するのではなく、入力画像信号の明度及び彩度に基づいて入力画像信号の明度を中間画像信号の明度に変換するので、本来の出力装置のデバイス特性を使いきりつつ最適な色再現を行うことが可能となる。

請求項９記載の画像処理プログラムは、入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する変換する処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換するステップと、前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像するステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、従来のように明度、彩度に拘わらず一律に変換するのではなく、入力画像信号の明度及び彩度に基づいて入力画像信号の明度を中間画像信号の明度に変換するので、本来の出力装置のデバイス特性を使いきりつつ最適な色再現を行うことが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、入力側の装置と出力側の装置とで色再現範囲が異なる場合に、出力側の装置において最適な色再現となるように入力画像信号を色変換することができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

先ず、はじめに、画像処理装置の概略構成を説明する。図１は、本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。ここで説明する画像処理装置は、ディジタル複写機やプリンタ等といった画像出力装置に搭載され、若しくはその画像出力装置に接続するサーバ装置に搭載され、またはその画像出力装置に動作指示を与えるコンピュータ（ドライバ装置）に搭載されて用いられるもので、図例のように、入力部１と、出力部２と、ユーザインタフェース（以下「ＵＩ」と略す）部３と、色空間信号変換部４と、を備えたものである。

入力部１は、入力画像信号を取得するためのものである。入力画像信号としては、例えば、ＣＲＴ等に表示させるためのＲＧＢ色空間におけるカラー画像信号、ＣＩＥＬａｂ色空間におけるカラー画像信号、ＣＭＹＫ色空間におけるカラー画像信号が挙げられる。

出力部２は、出力画像信号を出力するためのものである。出力画像信号としては、例えば、プリンタ等に印刷させるためのＹＭＣ色空間あるいはＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号が挙げられる。本実施形態では、出力画像信号はＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号である場合について説明する。

ＵＩ部３は、ユーザが操作することによって、色空間信号変換部４に対する各種設定を行うためのものである。

色空間信号変換部４は、入力部１が取得した入力画像信号を、出力部２で出力する出力画像信号に変換するためのものである。ただし、色空間信号変換部４では、出力画像信号への変換を、入力画像信号に対する色相変換処理および圧縮写像処理を経て行うようになっている。

ここで、この色空間信号変換部４について、さらに詳しく説明する。図２は、色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。図例のように、色空間信号変換部４は、入力色空間変換部１１と、色相変換部１２と、中間画像信号生成部１３と、色再現域圧縮部１４と、出力色空間変換部１５と、圧縮係数設定部１６と、を備えたものである。

入力色空間変換部１１は、入力画像信号の色空間が後段で用いる色空間と異なる場合に、後段で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば、入力画像信号がＲＧＢ色空間の信号であるのに対して、中間画像信号生成部１３および色再現域圧縮部１４での処理が装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^* 色空間で行われる場合であれば、入力色空間変換部１１は、ＲＧＢ色空間からＬ^*ａ^*ｂ^*色空間への変換を行う。

なお、入力画像信号が装置に依存しない色空間の信号である場合には、入力色空間変換部１１における処理は必要ないため、この入力色空間変換部１１を設けなくても構わない。

色相変換部１２は、装置に依存しない色空間に変換された入力画像信号に対して、明度および彩度を保存したまま、入力画像信号の色に応じて色相を変更する処理、すなわち色相変換処理を行うものである。色相を変更することは、色自体を変更することになるため、通常はあまり行われていない。しかし、以降の処理で色相を保持したまま明度および彩度を変更すると大きく変更しなければならないが、色相を多少変更すると明度および彩度の変更量が少なく、より自然に見える色変換を行える場合がある。このような場合に、この色相変換部１２において色相を多少変更する処理を行う。このときの変更量は、入力画像信号の色によって異なり、入力画像信号の取り得る色、すなわち入力側の色再現域と、出力すべき画像信号の取り得る色の範囲、すなわち出力側の色再現域との差異が大きいほど、色相の変更量を大きくすることができる。もちろん、上述のように色自体を変更する処理であるので、出力される画像がより自然に見える範囲内で変更量を設定しておくことが必要である。なお、この色相変換部１２も、必ずしも設ける必要はない。

中間画像信号生成部１３は、色相変換部１２で色相が変更された入力画像信号を、入力側の色再現域（入力画像信号が取り得る色の範囲）に基づき設定された中間色再現域を利用して、その中間の色再現域に依存する中間画像信号に変換するものである。中間画像信号への変換の詳細については後述する。

色再現域圧縮部１４は、中間画像信号生成部１３から出力された中間画像信号を、出力側の色再現域に依存した出力画像信号へ変換するものである。このとき、出力側の色再現可能領域の形状に応じて、中間画像信号を変換する際の変換方向を変化させる。例えば、所定の明度を持つ無彩色、例えば出力側の色再現可能領域において最大彩度を有する点の明度を持つ無彩色を目標点とし、中間画像信号の明度が目標点の明度より高い場合には、明度を維持して彩度を出力側の色再現可能領域に応じて変換処理する。これによって、明るい色については明度をそれほど低下させずに変換処理することができる。また、中間画像信号の明度が目標点の明度より低い場合には、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に、出力側の色再現可能領域に応じて明度および彩度を変換処理する。これによって、暗い色についてはバランスのとれた色への変換を行うことができる。すなわち、色再現域圧縮部１４は、出力画像信号を得るための圧縮写像処理を行うものである。

出力色空間変換部１５は、出力画像信号の色空間がこの出力画像信号を受け取る出力側の画像出力装置で用いる色空間と異なる場合に、その画像出力装置で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば画像出力装置がプリンタ等の場合、その画像出力装置は、ＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間の画像信号を取り扱うものが殆どである。このような場合に、出力色空間変換部１５は、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間への色空間変換処理を行う。もちろん、装置に依存しない色空間のまま出力してもよく、この場合には出力色空間変換部１５における処理は不要なため、この出力色空間変換部１５を設けないで画像信号処理装置を構成してもよい。

圧縮係数設定部１６は、色再現域圧縮部１４が用いる圧縮係数の設定を行うものである。圧縮係数設定部１６では、圧縮係数の設定を、中間画像信号生成部１３での変換によって得られる中間画像信号の彩度に基づいて行う。なお、圧縮係数の詳細については、後述するものとする。

これらの各部１１〜１６は、例えば画像出力装置、サーバ装置またはドライバ装置が具備するもので、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の組み合わせからなるコンピュータが、所定プログラムを実行することによって、それぞれ実現されたものであることが考えられる。

次に、以上のように構成された画像処理装置において、入力画像信号を出力画像信号へ変換する場合の処理手順、すなわち画像処理方法について説明する。図３は、本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。

カラー画像信号の変換処理を行う場合には、先ず、予め入力側の色再現域および出力側の色再現域を求めておく（ステップ１０１ 、以下ステップを「Ｓ」と略す）。このとき、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において求めておくとよい。
なお、以下の説明では内部の処理はＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において行うものとする。

図４は、色再現域の一例を示す概念図である。一般に、色再現域は一様ではなく、図例のような複雑な３次元形状を有している。図に示した立体の内側が色再現が可能な領域であり、その外側は色を再現できない領域である。したがって、色再現域を求めるにあたっては、色再現が可能な領域と色を再現できない領域との境界を示す面（外郭面）の情報を求めておく。上述のようにこの外郭面の形状は一様ではないので、例えば三角形などの多角形状に分割して表現しておくとよい。図例では、外郭面の一部のみ、三角形状に分割して図示しているが、このような分割を外郭面の全面について行うことになる。

求めた入力側の色再現域および出力側の色再現域を表す色再現域データは、色空間信号変換部４の図示しないメモリに記憶される。なお、このメモリには、出力装置のデバイス特性、例えばその出力装置のＹＭＣＫ色空間におけるＹＭＣＫの各値とＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間におけるＬ^*、ａ^*、ｂ^*の各値との対応関係を表すデータ（出力デバイス特性データ）や本ルーチンのプログラムも予め記憶されている。

次に、例えばＲＧＢ色空間における信号である入力画像信号を入力部１が取得すると、色空間信号変換部４では、入力色空間変換部１１が、入力されたカラー画像信号を装置に依存しない色空間のＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の画像信号に変換する（Ｓ１０２）。

さらに、その変換後の画像信号に対し、色相変換部１２は、その色相を所定関数で回転して、入力画像信号の色に応じた色相の変更を行う（Ｓ１０３）。図５は、色相変換部における色相の変更処理の概念図である。ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間においては、色相の変更はＬ^*軸を中心として回転移動させる処理となる。例えば図中に示した点アの色は、色相変換部１２によって回転されて点イの色に変更される。なお、このときの回転角や回転方向は、入力画像信号の色に応じて決められる。例えばマゼンタ（Ｍ）は赤（Ｒ）に近づく方向に大きく移動させる。また、青（Ｂ）はシアン（Ｃ）に近づく方向に大きく移動させるとよい。逆に黄（Ｙ）はほとんど色相を変更しなくてよい。

その後は、中間画像信号生成部１３が、色相を変更した後の入力画像信号を中間画像信号に変換する（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）。

入力画像信号を中間画像信号に変換するのにあたり、中間画像信号生成部１３は、先ず、色相を変更した後の入力画像信号の色相から、その色相を有し、かつ、明度軸（Ｌ^*） を通る平面で、入力側および出力側の色再現域を切断し、その色相における色再現域の断面を得る（Ｓ１０４）。このとき、例えば図６（ａ）に示すような入力側および出力側の色再現域の断面が得られたものとする。なお、この断面における座標系は、縦軸が明度を示すＬ^*軸、横軸が彩度を示すＣ^*軸となる。

そして、色再現域の断面を得ると、中間画像信号生成部１３は、入力側の色再現域の明度レンジ、すなわち明度の最大値から明度の最小値までを、出力側の色再現域の明度レンジに合わせる（Ｓ１０５）。これにより、入力側の色再現域は、図６（ｂ）に破線で示したようになる。なお、この明度レンジを合わせる処理は省略してもよい。

さらに、中間画像信号生成部１３は、明度レンジの調整を施した後の入力側の色再現域における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度と、出力側の色再現域の最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｏ）の明度との差の範囲内で、所定の関数によって点（ＣＵＳＰｉ）を調整して中間の色再現域の最大彩度の点（ＣＵＳＰｍ）を設定する。具体的には、例えば図６（ｂ）に破線で示している色再現域から、最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度を調整し、図６（ｃ）に破線で示している中間の色再現域の最大彩度の点（ＣＵＳＰｍ）を設定する。そして、中間画像信号生成部１３は、色相変更後の入力画像信号の明度を所定の関数によって変換する（Ｓ１０６）。

具体的には、図７に示すように、入力側の色再現域における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度をＬｃｕｓｐとした場合に、入力画像信号の明度ＬｉｎがＬｃｕｓｐ以上の場合には、次式により入力画像信号の明度を変換することにより中間画像信号を生成する。

Ｌｏｕｔ＝Ｌｃｕｓｐ＋Ｌｄｉｆ×Ｃ^k1 ・・・（１）
ただし、ｋ１＝（Ｌｔ−Ｌｉｎ）／（Ｌｔ−Ｌｃｕｓｐ）
ここで、Ｌｄｉｆは図７に示すように、入力側の色再現域（同図において点線で示す領域）における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度と中間の色再現域（同図において太線で示す領域）における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｍ）の明度との差、Ｃは彩度、Ｌｔは入力側の色再現域における最高明度、Ｌｂは入力側の色再現域における最低明度、Ｌｉｎは入力画像信号の明度、Ｌｏｕｔは中間画像信号の明度である。

上記（１）式は、変換後の中間の色再現域の形状が上側に凸形状となるように、入力画像信号の明度及び彩度に基づいて明度を変換する式である。従って、Ｌｃｕｓｐ以上の明度を有する入力画像信号は、図７に示すように上側に凸形状となるように変換される。

一方、入力画像信号の明度ＬｉｎがＬｃｕｓｐより小さい場合には、次式により入力画像信号の明度を変換することにより中間画像信号を生成する。

Ｌｏｕｔ＝Ｌｂ＋Ｌｄｉｆ×Ｃ^k2 ・・・（２）
ただし、ｋ２＝（Ｌｉｎ−Ｌｂ）／（Ｌｃｕｓｐ−Ｌｂ）
上記（２）式は、変換後の中間の色再現域の形状が下側に凸形状となるように、入力画像信号の明度及び彩度に基づいて明度を変換する式である。従って、Ｌｃｕｓｐ以上の明度を有する入力画像信号は、図７に示すように下側に凸形状となるように変換される。

このように、中間の色再現域の形状が、最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｍ）より上側は上側に凸形状となり、点（ＣＵＳＰｍ）より下側は下側に凸形状となるため、出力側の色再現域（同図において細線で示す領域）をほぼ全て含むような形状とすることができる。なお、上記のような中間画像信号の生成処理は、特定色相領域（例えばイエローを含む領域）のみについて実行するようにしてもよい。

その後は、色再現域圧縮部１４が、中間画像信号を出力画像信号に変換する（Ｓ１０７〜Ｓ１１０）。

まず、色再現域圧縮部１４は、中間画像信号の明度が、出力側の色再現可能領域において最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも高いか低いかを判定する（Ｓ１０７）。

中間画像信号の明度のほうが、点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも高い場合には、明度を保存したまま、彩度のみについて変換処理し、中間画像信号を出力側の色再現可能領域内の出力画像信号に変換する（Ｓ１０８）。明度を保存することによって、高明度の色についてなるべく明るい色で再現できるように色変換を行うことができる。この場合、中間画像信号生成部１３で中間の色再現可能領域を設定して色変換処理を行っているので、もとの入力側の色再現可能領域から明度保存で色変換を行う場合に比べて、多少暗くはなるものの、白抜けすることなく色再現を行うことが可能となる。また、明度および彩度の両方を変化させる場合に比べ、高めの明度の色に変換することができる。これによって、中間画像信号の明度のほうが、点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも高い明度を有する中間画像信号について、高めの明度の色に変換して見た目の色再現性を向上させることができる。

図８、９は、中間画像信号の明度が点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも高い場合の色変換処理の一例の説明図である。なお、図８では中間の色再現域を細線で、出力側の色再現域を太線で示している。ここでは、一例として線形圧縮法を用いて彩度の変換を行う。中間画像信号を示す点を通りＬ^*軸に直交する直線（この直線は明度を保存する）を考え、この直線と中間および出力側の色再現可能領域（図９では各々入力Ｇａｍｕｔ、出力Ｇａｍｕｔと記載）の境界との交点を求める。図９では三角形及び菱形で示している。この直線と中間の色再現可能領域の境界との交点からＬ^*軸までの距離をＬｉｎ、直線と出力側の色再現可能領域の境界との交点からＬ^*軸までの距離をＬｏｕｔとする。また、図９に示すように中間画像信号を示す点（丸で図示）からＬ^*軸までの距離をＬ’ｉｎ、変換後の出力画像信号を示す点（四角で図示）からＬ^*軸までの距離をＬ’ｏｕｔとするとき、Ｌ’ｏｕｔは、
Ｌ’ｏｕｔ＝（Ｌｏｕｔ／Ｌｉｎ）×Ｌ’ｉｎ ・・・（３）
によって求めることができる。求められたＬ’ｏｕｔは、色変換後の出力画像信号における彩度を表している。もちろん、線形圧縮法以外の非線形圧縮法等の他の手法を用いて明度方向の変換を行ってもよい。

一方、中間画像信号の明度のほうが、点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも低い場合には、所定の明度を持つ無彩色を目標点とし、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に明度および彩度を非線形圧縮法により変換する（Ｓ１０９）。このような変換処理によって、低明度の色については見かけ上、類似した色に変換することができる。

目標点としては、例えば点（ＣＵＳＰｏ）の明度と同じ明度の無彩色（すなわちＬ^*軸上の）の点とすることができる。このような目標点を設定することにより、Ｓ１８における点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも高い中間画像信号に対する色変換結果との間での色の連続性を保証することができる。

図１０に示すように、中間画像信号の明度が点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも低い場合には、目標点と中間画像信号を示す点（図中丸印）とを通る直線を考え、これを変換ベクトルとして設定する。このように変換ベクトルを設定することにより、点（ＣＵＳＰｏ）の明度よりも高い中間画像信号に対する色変換結果との間での色の連続性を保証することができる。また、色再現域圧縮部１４では、低明度の色については見かけ上類似した色に変換する、といったことも可能になる。

変換ベクトルを設定すると、ここで、圧縮係数設定部１６は、中間画像信号の彩度に基づいて、色再現域圧縮部１４が中間画像信号から出力画像信号を得る際に用いる圧縮係数Ｃｎｌを設定する。

圧縮係数Ｃｎｌは、色再現域圧縮部１４が中間画像信号を出力画像信号に変換するための非線形関数に変数として含まれるもので、上述した変換ベクトル上での圧縮率を特定するための変数である。圧縮係数Ｃｎｌは、詳細は後述するが、色再現の目的に応じて適切な値を設定する。

このような圧縮係数設定部１６による圧縮係数Ｃｎｌの設定がなされると、色再現域圧縮部１４では、その設定された圧縮係数Ｃｎｌを変数として含む非線形関数を用いて、中間画像信号に対する圧縮写像処理を行って、その中間画像信号から出力画像信号を得る。色再現域圧縮部１４では、図９に示すように、変換ベクトル上での無彩色点から中間色再現域の外郭点および出力色再現域の外郭点までの各々の距離Ｌｉｎ、Ｌｏｕｔと、無彩色点から中間画像信号までの距離Ｌ'ｉｎと、圧縮係数設定部１６から設定された圧縮係数Ｃｎｌとに基づき、以下に示す（４）式および（５）式の非線形関数を用いて、変換ベクトル上での無彩色点から出力画像信号までの距離Ｌ'ｏｕｔを求める。

Ｌ'ｏｕｔ＝Ｌ'ｉｎ×（Ｌｏｕｔ／Ｌｉｎ）^f(x) ・・・（４）
ｆ（ｘ）＝（Ｌ'ｉｎ／Ｌｉｎ）^Cnl ・・・（５）
つまり、色再現域圧縮部１４では、変換ベクトル上での出力画像信号についての距離Ｌ'ｏｕｔを求めるために、中間色再現域における中間画像信号の位置情報と圧縮係数Ｃｎｌとに基づいて特定される関数を用い、さらに詳しくは、圧縮写像処理の際の出力画像信号への変換経路上における、位置情報に係る点と無彩色点までの距離Ｌ'ｉｎと、中間色再現域の外郭点から無彩色点までの距離Ｌｉｎとの比率に対して、圧縮係数Ｃｎｌを指数係数として与える指数関数ｆ（ｘ）を用い、これにより中間画像信号を出力画像信号に変換する。

圧縮係数Ｃｎｌは、色再現の目的に応じて適切な値を設定する。例えば、高彩度領域の階調性を良好にしたい場合、すなわちグラフィックスやグラデーション向きの色再現にしたい場合には、図７に示すように、予め定めた中彩度領域Ｂ、高彩度領域Ｃの中間画像信号については、圧縮率が高くなるように圧縮係数Ｃｎｌを予め定めた大きめの第１の所定値に設定する。第１の所定値は、高彩度領域の階調性を良好にすることができる値に設定される。また、低彩度領域Ａの中間画像信号については、圧縮率が低くなるように圧縮係数Ｃｎｌを第１の所定値よりも小さい第２の所定値に設定する。なお、図７においてＬ^*軸に向かって伸びている矢印の長さは圧縮率の大小を表している。

このように中間画像信号の彩度に応じて圧縮係数Ｃｎｌを設定することにより、高彩度領域の階調性を良好にすることができる。なお、低彩度領域の階調性を良好にしたい場合には、逆に低彩度領域Ａの圧縮係数Ｃｎｌを第１の所定値に設定し、中彩度領域Ｂ及び高彩度領域Ｃの圧縮係数Ｃｎｌを第２の所定値に設定すればよい。

その後は、色再現域圧縮部１４での変換によって得られた出力画像信号に対して、出力色空間変換部１５が、出力側の装置が要求する色空間への変換を行う（Ｓ１１０）。例えば、出力側の装置がＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号を要求していれば、ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣＫ色空間への変換処理を行えばよい。もちろん、内部の処理で用いたＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間のまま出力してよければ、この変換処理は必要ない。以上により処理は終了する。

以上のように、本実施形態で説明した画像処理装置および画像処理方法（これらを実現させるための画像処理プログラムをも含む）によれば、入力画像信号を、明度及び彩度に依存して中間画像信号に変換すると共に出力側の色再現域を包含する中間の色再現域内の中間画像信号に変換してから、出力側の色再現域内の出力画像信号に変換するので、本来の出力デバイス特性を使いきりつつ最適な再現を行うことが可能となる。

なお、上記では、図７に示すように中間の色再現域の最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｍ）の上側の外郭線が上側の凸形状となるように、かつ、下側の外郭線が下側に凸形状となるように中間の色再現域を形成する場合について説明したが、これに限らず、例えば図１１に示すように、中間の色再現域の最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｍ）の上側の外郭線が上側に凸形状となるように、かつ、下側の外郭線が凹形状となるように中間の色再現域を形成するようにしてもよい。この場合、必ずしも形成された中間の色再現域の最小明度が正となる必要はなく、図１１に示すように、最小明度がマイナス（Ｌ＜０）になってもよい。これにより、中間の色再現域を出力側の色再現域をほぼ全て含むような形状とすることができる。

また、圧縮係数Ｃｎｌは、図１１に示すように、予め定めた低彩度領域Ａの中間画像信号については、圧縮率が高くなるように圧縮係数Ｃｎｌを予め定めた大きめの第３の所定値に設定する。第３の所定値は、低明度、低彩度領域の再現性を良好にすることができる値に設定される。また、中彩度領域Ｂの中間画像信号については、圧縮率が低くなるように圧縮係数Ｃｎｌを第３の所定値よりも小さい第４の所定値に設定する。また、高彩度領域Ｃについては、図１１に示すように出力の色再現域と略一致するため、非圧縮となるように圧縮係数Ｃｎｌを定める。

このように中間画像信号の彩度に応じて圧縮係数Ｃｎｌを設定することにより、低明度及び低彩度領域の再現を良好にすることができると共に、明度方向の階調性を良好にすることができる。すなわち低彩度の画像に適した色変換を行うことができる。なお、低彩度領域Ａの圧縮係数Ｃｎｌを第４の所定値に設定し、高彩度領域Ｃの圧縮係数Ｃｎｌを第３の所定値に設定した場合、最低明度付近の再現を良好とすることができる。

また、図１２に示すように、図７と同様に中間の色再現域の最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｍ）の上側の外郭線が上側に凸形状となるように、かつ、下側の外郭線が下側に凸形状となるように中間の色再現域を形成すると共に、最小明度がマイナス（Ｌ＜０）になるように中間の色再現域を形成するようにしてもよい。これにより、中間の色再現域を出力側の色再現域をほぼ全て含むような形状とすることができる。

また、圧縮係数Ｃｎｌは、図１２に示すように、予め定めた低彩度領域Ａ及び中彩度領域Ｂの中間画像信号については、圧縮率が高くなるように圧縮係数Ｃｎｌを予め定めた大きめの第５の所定値に設定する。第５の所定値は、中間調から低明度の明彩度方向の再現性を良好にすることができる値に設定される。また、高彩度領域Ｃの中間画像信号については、圧縮率が中程度となるように圧縮係数Ｃｎｌを第５の所定値よりも若干小さい第６の所定値に設定する。

このように中間画像信号の彩度に応じて圧縮係数Ｃｎｌを設定することにより、中間調から低明度の明彩度方向の再現を良好にすることができる。すなわち、出力装置の変動に強く、写真に適した色変換を行うことができる。なお、低彩度領域Ａ及び中彩度領域Ｂの圧縮率が低くなるように圧縮係数Ｃｎｌを設定し、高彩度領域Ｃの圧縮率が中程度となるように設定した場合、低明度側の外郭付近の再現を良好とすることができる。

本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。 画像処理装置における色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。 本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。 色再現域の一例を示す概念図である。 色相変換部における色相の変更処理の概念図である。 中間画像信号生成部による信号変換処理の一手順の概要を示す説明図である。 中間画像信号の圧縮写像処理について説明するための図である。 中間画像信号が高明度領域内の場合の色変換処理の一具体例を示す説明図である。 中間画像信号が高明度領域内の場合の色変換処理の一具体例を示す説明図である。 圧縮写像処理の一例を示す説明図である。 中間画像信号の圧縮写像処理について説明するための図である。 中間画像信号の圧縮写像処理について説明するための図である。 出力装置における色再現可能領域の一例の説明図である。 入力色再現域、中間色再現域、出力色再現域を示す図である。

符号の説明

１ 入力部
２ 出力部
３ ＵＩ部
４ 色空間信号変換部
１１ 入力色空間変換部
１２ 色相変換部
１３ 中間画像信号生成部
１４ 色再現域圧縮部
１５ 出力色空間変換部
１６ 圧縮係数設定部

Claims (9)

1. 入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理装置であって、
   前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換する変換手段と、
   前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像する圧縮写像手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記変換手段は、前記入力画像信号の明度が前記入力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度以上か否かに応じて、前記中間画像信号への変換方法を異ならせることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記変換手段は、前記入力画像信号を、前記出力側の色再現域を包含する前記中間の色再現域内の中間画像信号となるように変換することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記変換手段は、予め定めた特定色相領域の入力画像信号を、前記出力側の色再現域を包含する前記中間の色再現域内の中間画像信号となるように変換することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記変換手段は、前記入力画像信号の明度が前記入力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度より小さい場合に、前記入力画像信号を、低明度側に伸張した中間の色再現域内の中間画像信号となるように変換することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記変換手段は、色再現目的に応じて前記中間画像信号への変換方法を異ならせることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記圧縮写像手段は、前記中間画像信号の彩度に応じて圧縮写像方法を異ならせることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像処理装置。
8. 入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理方法であって、
   前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換し、
   前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像する
   ことを特徴とする画像処理方法。
9. 入力側の色再現域内の入力画像信号を中間の色再現域内の中間画像信号に変換し、当該変換した中間画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する変換する処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
   前記入力画像信号の明度及び彩度に基づいて、前記入力画像信号の明度を前記中間画像信号の明度に変換するステップと、
   前記中間画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像するステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理プログラム。

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