JP3413042B2 - 画像出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを人の
感性に近似したデータに変換することによって、人の鑑
賞にとって好ましい画像を再現し得る画像出力装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、異なるデバイス間、例えば、ＣＲ
Ｔ等の表示装置と、プリンタ等の印刷装置間における色
合わせ（以下、カラーマッチという）を保証するため
に、表示装置の色信号（例えば、Ｒ．Ｇ．Ｂ信号）を、
印刷装置の色信号（例えば、Ｃ．Ｍ．Ｙ信号）に変換す
るいわゆる色変換が行われている。この色変換の具体的
な手法は、特公昭５５−３０２２１号公報等に記載され
ており、広く一般的に知られている手法であり、カラー
マッチは、これらの手法を使用することにより、容易に
実現されている。

【０００３】また、この色変換の色再現精度を向上させ
るための手法も種々提案されている。例えば、色変換後
のデータ（以下、色変換データという）を、人間の視覚
特性に近似した表色系に変換する手法は、人間の感性に
とって好ましい特性をもたらす手法として知られてい
る。

【０００４】ここで、「人間の視覚特性に近似した表色
系」とは、例えば、国際照明委員会（ＣＩＥ）が推奨す
るＣＩＥ１９３１ＸＹＺ（以下、ＸＹＺという）を変換
して作成するＣＩＥ１９７６Ｌａｂ（以下、Ｌａｂとい
う）をいう。

【０００５】従って、上記手法は、具体的には、表示装
置、印刷装置等の各種機器で使用する色信号をＸＹＺに
変換し、更に、Ｌａｂに変換するものである。

【０００６】この色信号をＸＹＺに変換する具体的な手
段は、例えば、「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｃｏｌｏ
ｒ Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」の１０章におけるＮｅ
ｕｇｅｂａｕｅｒ方程式として知られており、ＸＹＺを
Ｌａｂに変換する具体的な手段は、ＪＩＳＺ８７２６に
記載されている。

【０００７】上記手法によれば、色信号が、人間の視覚
特性に近似したＬａｂに変換されるので、人間の視覚に
対して色再現のむらを感じさせることが少なくなった。
例えば、赤の再現は良好であるが、青の再現は良好でな
いということが少なくなった。これは、人間の視覚と表
色系の値に均等性をもたせ、この均等性を有する表色系
上で色変換誤差の自乗和が最少になるように、色変換デ
ータを設計することにより達成できるようになったもの
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人間の
視覚は、非常に複雑で高度な認識システムを有している
と考えられており、前述のように人の視覚に近似させた
表色系を利用するだけでは所望の画像を得ることができ
ないことが多々ある。

【０００９】以下に、その具体的な事例をあげて説明す
る。

【００１０】まず、図４は、従来の画像データの構成を
示す図であり、「色彩の基礎 −芸術と化学−」美術出
版社 川添泰宏著の５５頁において、スピルマンの錯視
として紹介されている図を参照に作成したものである。
図４において、記載されている数値は、％濃度を表わ
し、１００は黒１００％、０は黒０％、すなわち、白を
表す。この画像データは、まず、正方形の領域を対角線
で２等分し、その２等分された領域をそれぞれ濃度１０
０％の黒と、濃度０％の白に塗分ける。そして、その上
に、各々異なる濃度の線を縦横に上書きして構成された
ものである。

【００１１】なお、縦横の線は、まず、横方向の線を上
書きし、その後、縦方向の線を上書きする。すなわち、
縦方向の線は、横方向の線を分断している。

【００１２】このように構成された画像データの印字結
果を図５に改めて示す。ここで、この図をぼんやり眺め
ると、縦方向の線の濃度が、縦横の線の交点で変化して
いるように見える。すなわち、縦方向の線は、図４に示
したように、均一濃度として設定してあるので、縦方向
の線の反射光強度は、同一線内では均一のはずである
が、前述のように濃度むらがあると認識されるのであ
る。

【００１３】このように、画像データと認識する画像と
の間に一致が見られないということは、画像データを作
成した作成者の意図しないものが画像の観察者に認識さ
れてしまう可能性があるということであり、作成者と観
察者間のコミュニケーションを不調にさせるという問題
を生ずる。

【００１４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、人の視覚或いは認識に合致した
画像を再現するための画像出力装置を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の画像出力装置は、画像デ
ータを入力する入力手段と、その入力手段により入力さ
れた画像データのうち、人が認識する領域である局所領
域の範囲を解像度と観察条件とに基づいて算出すること
により、視覚の数理モデルを変更する数理モデル変更手
段と、その数理モデル変更手段により変更された数理モ
デルに基づいて、前記画像データを人の認識状態をあら
わす認識画像データに変換する画像データ変換手段と、
その画像データ変換手段によって変換された認識画像デ
ータに基づいて画像を出力する出力手段とを備えたこと
を特徴としている。

【００１６】上記の構成を有する請求項１に記載の画像
出力装置において、入力手段は、画像データを入力し、
数理モデル変更手段は、入力手段により入力された画像
データのうち、人が認識する領域である局所領域の範囲
を解像度と観察条件とに基づいて算出することにより、
視覚の数理モデルを変更すし、画像データ変換手段は、
数理モデル変更手段により変更された数理モデルに基づ
いて、前記画像データを人の認識状態をあらわす認識画
像データに変換する。そして、出力手段は、その画像デ
ータ変換手段によって変換された認識画像データに基づ
いて画像を出力する。

【００１７】また、請求項２に記載の画像出力装置は、
前記画像データ変換手段によって変換された認識画像デ
ータに基づいて、前記入力手段で入力された画像データ
を修正する画像修正手段を備え、その画像修正手段によ
って修正された修正画像データを前記出力手段によって
出力するように構成したことを特徴としている。

【００１８】上記の構成を有する請求項２に記載の画像
出力装置において、画像修正手段は、画像データ変換手
段によって変換された認識画像データに基づいて、入力
手段で入力された画像データを修正し、出力手段は、そ
の画像修正手段によって修正された修正画像データを出
力する。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】更に、請求項３に記載の画像出力装置にお
いて、前記観察条件は、前記入力手段により入力される
画像データの特性に基づいて設定されることを特徴とし
ている。

【００２４】

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２６】図１は、本発明の実施の形態の構成を示す
ブロック図である。図１において、画像出力装置１は、
図示しない外部装置から送られてくる画像データを受け
取る入力手段である入力部１２と、画像出力装置１の操
作者が所望の操作を指示するキーボード１４と、画像出
力装置１の各種動作を制御するＣＰＵ１０と、記録紙な
どの記録媒体に画像を記録する図示しないプリンタヘッ
ドを駆動する出力手段であるプリンタヘッド駆動部１６
と、ＣＰＵ１０の制御に用いられる各種情報を記憶保存
するＲＡＭ２０と、予め設定されたデータやプログラム
等を記憶保存するＲＯＭ２２とを有しており、これら
は、バス２を介して相互に接続されている。

【００２７】ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２２内の図示しない
領域に記憶されるプログラムに従って、画像出力装置１
の各種動作を制御する。

【００２８】ＲＡＭ２０は、入力部１２が受け取る画像
データを入力画像データとして記憶する入力画メモリ３
０と、ＣＰＵ１０が入力画像データを変換した画像デー
タを認識画像データとして記憶する認識画メモリ３２
と、同じくＣＰＵ１０が認識画像データを修正した画像
データを修正画像データとして記憶する修正画メモリ３
４とを有している。

【００２９】また、ＲＯＭ２２は、プリンタヘッドが記
録する画像の色再現特性に応じて予め設定される色補正
データ２８を有している。

【００３０】次に、図２を参照して、本実施の形態の動
作について説明する。

【００３１】図２は、本実施の形態の動作を説明するフ
ローチャートである。図２において、まず、ＣＰＵ１０
は、入力部１２が図示しない外部装置から受け取る画像
データを読み取り（ステップ１、以下、ステップをＳと
記す）、この画像データを入力画像データとして入力画
メモリ３０に記憶保存する（Ｓ２）。

【００３２】また、ＣＰＵ１０は、外部装置から受け取
る画像データの中から、その画像データの特性である解
像度を示す解像度データを識別し、その解像度データを
ＲＡＭ２０内の図示しない領域に記憶保存する（Ｓ
３）。

【００３３】そして、ＣＰＵ１０は、図示しないＣＲＴ
等の表示装置にメッセージを表示し、この画像出力装置
の操作者に印刷モードの設定を促す。なお、「印刷モー
ド」とは、印刷結果をどのような状態で見るのかを設定
するモードのことであり、具体的には、印字結果を近く
で見るのか、遠くで見るのかを設定するモードを意味す
る。本実施の形態では、便宜上、印刷結果を近くでみる
場合のモードを、手元で文書等をみるという意味で文書
モード、遠くでみる場合のモードを、比較的大きなポス
ター等の掲示物をみるという意味で掲示物モードとす
る。

【００３４】これら両モードは、画像を眺める状態（以
下、観察条件という）が異なっており、印刷物を眺める
ときの視野角、観察距離がそれぞれ異なっていると考え
られる。本実施の形態では、文書等を眺めるときは比較
的狭い領域を見るので、その視野角を２°とし、ポスタ
ー等を眺めるときは比較的広い領域を見るので、その視
野角を１０°とする。

【００３５】なお、この視野角２゜及び視野角１０゜は
あくまでも例示であり、必ずしもこれらの角度に限定さ
れるものではなく、任意の視野角が設定可能であること
は当然のことである。

【００３６】また、観察距離も視野角が２°の場合は短
く３００ｍｍとし、視野角が１０°の場合は、長く１５
００ｍｍとする。

【００３７】なお、この観察距離３００ｍｍ、１５００
ｍｍも、あくまでも例示であり、必ずしもこれらの観察
距離に限定されるものではなく、任意の観察距離が設定
可能であることは当然である。

【００３８】画像出力装置の操作者が印刷モードのう
ち、文書モード若しくは掲示物モードを設定すると、Ｃ
ＰＵ１０は、キーボード１４から入力される操作者が設
定したモードを識別し、文書モードの場合は、視野角２
°及び観察距離３００ｍｍ、掲示物モードの場合は、視
野角１０°、観察距離１５００ｍｍをＲＡＭ２０の図示
しない領域に記憶保存する（Ｓ４）。

【００３９】そして、ＣＰＵ１０は、入力画像データの
うち、人が認識する領域である局所領域の範囲を、上記
Ｓ３、Ｓ４で識別、設定した解像度、視野角、観察距離
を用いて算出する（Ｓ５）。なお、局所領域の範囲は、
以下の式に基づいて算出される。

【００４０】Ｓｉｚｅ＝ｔａｎ（ａｎｇｌｅ） × ｌｅ
ｎｇｔｈ × ｄｐｉ／２５．４ここで、Ｓｉｚｅは、局
所領域の範囲をあらわす値であり、ａｎｇｌｅは、上記
Ｓ４で設定した視野角であり、ｌｅｎｇｔｈは、観察距
離であり、ｄｐｉは、Ｓ３で識別した画像データの解像
度である。

【００４１】なお、Ｓ５が数理モデル変更手段に該当す
る。

【００４２】次に、視覚の数理モデルに基づいて、Ｓ１
で入力した入力画像データを人の画像に対する視覚的な
認識状態をあらわす認識画像データに変換する（Ｓ
６）。

【００４３】なお、このＳ６が画像データ変換手段に該
当する。

【００４４】また、この「視覚の数理モデル」には、従
来から提案されているモデル、例えば、電子技術総合研
究所における坂本らの研究によって明らかにされている
視覚系の側抑制機構のモデル式（信学技報１９９６−０
９、３９頁から４６頁の「視覚における側抑制の数理モ
デル−逆Ｓ字型変換によるモデル化−」）を応用するこ
とができる。この研究によると、人の認識する画像は、
以下のモデル式によって良好に記述できるといわれてい
る。

【００４５】Ｋ（ν）＝Ｌｏｇ（ν−νｌ＋δｐｏｓ
ｉ）／（νｕ−ν＋δｎｅｇａ）ここで、Ｋ（ν）は、
画像データ内の所望の位置における人の認識する知覚レ
ベルを示す値であり、νは、その画像データ内の所望位
置における入力画像データの光刺激であり、νｕは、最
大光刺激を示す定数であり、νｌは、最小光刺激を示す
定数であり、δｐｏｓｉ、δｎｅｇａは、下記式によっ
て求められる変数である。

【００４６】なお、以下、知覚レベルが求められる所望
の位置を注目画素という。

【００４７】δｐｏｓｉ ＝ αｐｏｓｉ × (νｍｉｎ
− νｌ) ＋ βｐｏｓｉδｎｅｇａ＝ αｎｅｇａ ×
(νｕ − νｍａｘ) ＋ βｎｅｇａここで、αｐｏｓ
ｉ、αｎｅｇａは、コントラストの補正の強さを決める
係数であり、 βｐｏｓｉ、βｎｅｇａは、任意の係数
であり、この４つの係数は予め設定されてＲＯＭ２２内
の図示しない領域に記憶されている。また、νｍｉｎ、
νｍａｘは、それぞれ、注目画素の近傍範囲内の最小光
刺激、最大光刺激を示すものである。ここで「近傍範
囲」とは、例えば、注目画素を中心とする円形領域若し
くは、Ｓ５で算出されるＳｉｚｅである。但し、この場
合のＳｉｚｅは、画素数を示すこととなる。

【００４８】また、Ｓ１の入力画像データが前記ＸＹＺ
のＹ値で記述されている場合は、上記νの各値は、以下
の関係を有することとなる。

【００４９】ν = Ｙνu ＝ １００νl ＝ ０次に、Ｃ
ＰＵ１０は、Ｓ６で変換された知覚レベルＫ（ν）によ
って構成される認識画像データを、認識画メモリ３２へ
記憶保存し（Ｓ７）、入力画メモリ３０に記憶される入
力画像データと、認識画メモリ３２に記憶される認識画
像データを１画素ずつ比較し、各画素における入力画像
データと認識画像データの差分を算出する（Ｓ８）。具
体的には、以下の式に基づいて算出する。

【００５０】ΔＥｘｙ＝（入力画像データの画素デー
タ）ｘｙ−（認識画像データの画素データ）ｘｙここ
で、ΔＥｘｙが各画素における差分を示し、ｘｙは入力
画像データ及び認識画像データ内に２次元的に配置され
る各画素のそれぞれの位置を示す変数であり、例えば、
ｘは行、ｙは列を示す。

【００５１】次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ８で算出した差分
に基づいて、入力画メモリ３０に記憶されている入力画
像データを修正画像データに修正する（Ｓ９）。

【００５２】具体的には、下記の式に基づいて行われ
る。

【００５３】（修正画像データの画素データ）ｘｙ＝
（入力画像データの画素データ）ｘｙ＋ ΔＥｘｙな
お、Ｓ８及びＳ９が画像修正手段に該当する。

【００５４】そして、ＣＰＵ１０は、この修正画像デー
タを修正画メモリ３４に記憶保存する（Ｓ１０）。

【００５５】更に、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２２内に記憶
される色補正データ２８に基づいて、修正画メモリ３４
に記憶される修正画像の画像データを補正する（Ｓ１
１）。なお、この補正の具体的な手法は、既に種々利用
されている従来技術を利用することができる。例えば、
従来技術の説明の中でも例示した特公昭５５−３０２２
１号公報の技術を利用することができる。

【００５６】そして、Ｓ１１で補正された画像データに
従って、ＣＰＵ１０は、プリンタヘッド駆動部１６を制
御し、所望の画像を記録紙等の記録媒体に記録形成する
（Ｓ１２）。

【００５７】なお、本実施の形態では、Ｓ１１の色補正
の手段を説明したが、この手段は必ずしも必要ではな
く、Ｓ１０により修正画メモリ３４に記憶されている修
正画像データを直接出力することとしてもよい。

【００５８】更に、Ｓ８及びＳ９も必ずしも必要ではな
く、Ｓ７により認識画メモリ３２に記憶されている認識
画像データを直接出力することとしてもよい。

【００５９】このように変換された画像データの出力結
果の一例を図３に示す。図３（ａ）は、上記Ｓ３からＳ
１０を割愛し、入力画像データそのものを出力した画像
であり、従来技術における出力例を示すものである。図
３（ｂ）は、本発明の実施の形態に沿って作成された画
像である。図３（ａ）の中心を注視した場合には、淡い
線の交点が若干濃く見えるが、図３（ｂ）の中心を注視
した場合には、交点の濃度差は殆どない。これは、画像
データ変換手段（Ｓ６）が、図３（ａ）の画像のうち、
人が淡い線の交点を濃く認識するという視覚の数理モデ
ルに基づいて、入力画像データを認識画像データに変換
するからである。

【００６０】以上の実施の形態からも明らかなように、
本発明によれば、人の視覚を考慮した画像を再生するこ
とができ、従来錯覚と呼んでいた予期しない画質悪化を
未然に防止することができる。

【００６１】なお、本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で種々の変更を加えることができる。

【００６２】例えば、本実施の形態では、ａｎｇｌｅの
値が、モードを識別することにより設定されるが、入力
部で入力される入力画像データの印刷サイズの識別によ
り設定されるようにしてもよい。例えば、Ａ４サイズ未
満ならば、自動的にａｎｇｌｅを２°に設定し、Ａ０を
超える印刷サイズならば、自動的に１０°に設定し、Ａ
４以上Ａ０以下ならば、自動的に２゜〜１０°の間の値
を設定するようにしてもよい。

【００６３】また、本実施の形態で用いたモデル式等の
数式は、すべて例示であり、必ずしもこれらの式に限定
されるものではなく、本発明を具体化する任意の式が設
定可能である。

【００６４】さらに、本実施の形態では、認識画像デー
タを出力する出力手段と、修正画像データを出力する出
力手段とを同一の出力手段として説明したが、この出力
手段を、各々別個に設けてもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の画像出力装置は、数理モデル変
更手段が、入力手段により入力された画像データのう
ち、人が認識する領域である局所領域の範囲を解像度と
観察条件とに基づいて算出することにより、視覚の数理
モデルを変更し、画像データ変換手段が、入力手段によ
り入力された画像データを、変更された視覚の数理モデ
ルに基づいて、人の認識状態をあらわす認識画像データ
に変換し、出力手段が、その画像データ変換手段によっ
て変換された認識画像データに基づいて画像を出力する
ので、入力された画像データを観察条件に従って人の認
識する画像に近似させることができるとともに、人にと
って錯覚のない好ましい画像を安定して再現することが
できる。

【００６６】また、請求項２に記載の画像出力装置は、
画像修正手段が、画像データ変換手段によって変換され
た認識画像データに基づいて、入力手段で入力された画
像データを修正し、出力手段が、その画像修正手段によ
って修正された修正画像データを出力するので、人の認
識状態に応じた修正を入力された画像データに施すこと
ができ、入力された画像データをより人の認識する画像
に近似させることができるとともに、人にとってより錯
覚のない好ましい画像を安定して再現することができ
る。

【００６７】

【００６８】

【００６９】更に、請求項３に記載の画像出力装置は、
前記観察条件は、前記入力手段により入力される画像デ
ータの特性に基づいて設定されるので、入力手段によっ
て入力された画像データの特性が変わっても、それに応
じて数理モデルを変更することができ、常に適切な人の
認識状態を予測することができるようになる。従って、
人にとってより錯覚のない好ましい画像を安定して再現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本実施の形態の動作を説明するフローチャート
である。

【図３】本実施の形態の効果を説明する説明図である。

【図４】従来の画像データの構成を示す図である。

【図５】従来の画像データの出力結果を示す図である。

【符号の説明】

１０ ＣＰＵ １２ 入力部 １６ プリントヘッド駆動部 ２０ ＲＡＭ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−170428（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37084（ＪＰ，Ａ) 加藤俊一、外２名，視覚における側抑 制の数理モデル−逆Ｓ字型変換によるモ デル化−，電子情報通信学会技術研究報 告（ＰＲＭＵ），日本，電子情報通信学 会，1996年 ９月13日，第96巻，第247 号，ｐ．39−46 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 5/00 - 5/50 B41J 3/00 G06F 3/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを入力する入力手段と、その入力手段により入力された画像データのうち、人が
   認識する領域である局所領域の範囲を解像度と観察条件
   とに基づいて算出することにより、視覚の数理モデルを
   変更する数理モデル変更手段と、 その数理モデル変更手段により変更された数理モデルに
   基づいて、前記画像データを 人の認識状態をあらわす認
   識画像データに変換する画像データ変換手段と、 その画像データ変換手段によって変換された認識画像デ
   ータに基づいて画像を出力する出力手段とを備えたこと
   を特徴とする画像出力装置。
2. 【請求項２】 前記画像データ変換手段によって変換さ
   れた認識画像データに基づいて、前記入力手段で入力さ
   れた画像データを修正する画像修正手段を備え、その画
   像修正手段によって修正された修正画像データを前記出
   力手段によって出力するように構成したことを特徴とす
   る請求項１に記載の画像出力装置。
3. 【請求項３】 前記観察条件は、前記入力手段により入
   力される画像データの特性に基づいて設定されることを
   特徴とする請求項１または２に記載の画像出力装置。