JP3630827B2

JP3630827B2 - Color conversion apparatus and color conversion method

Info

Publication number: JP3630827B2
Application number: JP03584596A
Authority: JP
Inventors: 寿夫白沢
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09214791A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は異なる色再現範囲を有するＣＲＴやカラープリンタ・カラーコピーなどのデバイス間において，カラー画像情報を移転する色変換装置に係り，より詳細には，色変換時の参照データを包含する色空間（内挿領域）に対しては非線形変換式を用いて変換し，参照データが存在しない色空間（外挿領域）に対しては略線形な変換を実行する色変換装置および色変換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，カラー画像を扱うメディアは様々な形態で発達してきている。たとえば，カラースキャナにより文字・画像を読み取り，コンピュータのディスプレイ上で編集・加工し，その結果をカラープリンタなどによりプリント出力するシステムが知られている。
【０００３】
しかし，この場合，ディスプレイ上で再現される色とプリント出力される色とは色再現の方法や混色系（ＲＧＢ，ＹＭＣ）の違い，および色再現範囲の不一致により相互に異なる色となることもよく知られていることである。
【０００４】
このため，異なるカラー入出力機器（デバイス）間で簡単で正確な色再現を行うことを目指し，デバイス・インディペンデント・カラーを用いた図５に示すような，カラー・マネージメント・システムが研究されている。このシステムでは，デバイスに独立な色信号を中間的に用いることにより，様々なデバイス間で測色的に一致した色再現を目指している。
【０００５】
図５は，従来におけるカラー・マネージメント・システムを示すブロック図である。このシステムは，入力デバイスとしてのカラー・スキャナ５０１と，出力デバイスとしてのカラー・プリンタ５０２と，デバイスに依存しない色の変換を行う色変換処理装置５０３と，色変換処理装置５０３のモニタ信号に基づいて入出力デバイス間の測色的一致のための調整・表示を行うカラー・モニタ５０４とから構成されている。
【０００６】
このようなカラー・マネージメント・システムでは，デバイス固有の色信号と標準色信号との相互の色変換を行うことにより，色再現範囲内でのデバイスに依存しない色の変換を可能としている。
【０００７】
上記カラー・マネージメント・システムでは，高精度なカラー・マッチングの実現を図るため，ＲＧＢやＣＭＹなどで表されるデバイス信号と上記デバイスに独立な色信号（たとえば，均等色空間）との変換／逆変換を高精度に行うことが重要である。
【０００８】
また，一般に，デバイスに独立な色信号にはＣＩＥ１９３１ＸＹＺ信号（ＸＹＺ表色系）やＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号（ＣＩＥＬＡＢ空間）のような人間の視覚特性に適合した信号を用いる。
【０００９】
また，従来，図６に示すように，カラー・スキャナ５０１で読み取られるＲＧＢ信号をデバイスに独立な色信号へ変換する場合，カラー・スキャナ５０１のＣＣＤの出力とＸＹＺ三刺激値が略線形な対応関係にあるという前提に基づいて，ＲＧＢ信号をそれぞれγ変換し，輝度リニアな信号に変換し，さらに一次変換によりＸＹＺ三刺激値へ変換することが多かった。
【００１０】
また，変換係数は，ＸＹＺ三刺激値が既知の多数の色パッチ（入力原稿）を実際にカラー・スキャナ５０１で入力し，入力ＲＧＢ信号値とＸＹＺ三刺激値とから，変換誤差が最小となるように変換パラメータを最適化して求めていた。しかし，スキャナＲＧＢ信号には若干の非線形歪が含まれているため，一次変換による色変換では十分な色変換精度が得られないことがあった。
【００１１】
そこで，たとえば特開平４−１８８１６７号公報のように，変換精度の向上を目指して２次以上の多項式を用いて色変換を行う「カラー画像処理方法」が開示されている。
【００１２】
また，上述したように入力ＲＧＢ信号をＸＹＺ信号に変換する場合，１次の線形変換により色変換を行うと，十分な色変換精度が得られないことがある。そこで，高精度化を目指して高次の多項式やニューラルネットなどの非線形変換式を用いて色変換を行う方式が考えられる。
【００１３】
上記非線形変換式を用いる場合も１次式と同様に，多数の色パッチをカラー・スキャナなどで入力し，変換パラメータを求める。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に示されるような従来の技術に示すように，作成された非線形変換式は，通常，参照データを包含するような色空間（内挿領域）上のデータに対しては良好な変換結果を与える。しかしながら，参照データが存在しない色空間（外挿領域）に対しては全く予測不可能な出力になるという不具合が生じる。
【００１５】
このため，本来は外挿領域が生じないように入力色空間に一様に分布するような多数の参照データを準備しておくことが望ましい。しかし，実際は入力に使用する色パッチの色域が限定されるため，データが存在しないような色空間が生じてしまう。
【００１６】
また，パッチ数が少ない場合には，さらに外挿領域が拡大し，該外挿領域に含まれるようなスキャナ信号が入力される可能性が高くなる。外挿領域の色信号を非線形変換式を用いて変換した場合は，変換結果が保証されないので，本来の目標値に対して大きくかけはなれたような色信号に変換されてしまうことがある。
【００１７】
その結果，参照データに対する色変換精度が高いにもかかわらず，カラー原稿などを入力して色変換し，モニタ上に表示してみると色が合わない，すなわち変換後の色が合わず，異常色が発生するという問題点があった。
【００１８】
本発明は，上記に鑑みてなされたものであって，内挿領域に対しては非線形変換式を用いて高精度な色変換を行い，外挿領域に対しては略線形な色変換を保証することにより，変換後における色の不一致などの異常色の発生を解消することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために，請求項１に係る色変換装置にあっては，カラー画像入力装置により入力された色信号を異なる第二の色信号へ変換する色変換装置において，変換後の第二の色信号の値である変換目標値が既知である色パッチから入力色信号を求める入力色信号検出手段と，前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして線形変換式を求め，該線形変換式により第一の色変換値を求める第一の計算手段と，前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして非線形変換式を求め，該非線形変換式により第二の色変換値を求める第二の計算手段と，前記第一の色変換値と，前記第二の色変換値との差分値を求める差分値計算手段と，前記第二の計算手段の非線形変換式の前記入力色信号における微分値を求める微分値計算手段と，前記差分値と前記微分値とを所定の関数によって変換することにより，前記第二の色変換値の信頼性の度合いＳを求める判定手段と，前記判定手段により求められた信頼性の度合いＳを用い，（前記第二の色変換値）×Ｓ＋（前記第一の色変換値）×（１−Ｓ）により求めた値を色変換後の色信号とする出力値計算手段と，を具備するものである。
【００２０】
すなわち，入力色信号を非線形変換式を用いて変換した場合の変換値の信頼性の度合いＳを予測し，上記式により色変換後の色信号とすることにより，階調とびといった異常画像の発生を解消すると共に，スキャナなどのカラー入力デバイスで入力されるデバイス信号をデバイスに独立した色信号に高精度に変換する。
【００２１】
また，請求項２に係る色変換方法にあっては，カラー画像入力装置により入力された色信号を異なる第二の色信号へ変換する色変換方法において，変換後の第二の色信号の値である変換目標値が既知である色パッチから入力色信号を求める第一のステップと，前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして線形変換式を求め，該線形変換式により第一の色変換値を求める第二のステップと，前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして非線形変換式を求め，該非線形変換式により第二の色変換値を求める第三のステップと，前記第一の色変換値と，前記第二の色変換値との差分値を求める第四のステップと，前記第三のステップの非線形変換式の前記入力信号における微分値を求める第五のステップと，前記差分値と前記微分値とを所定の関数によって変換することにより，前記第二の色変換値の信頼性の度合いＳを求める第六のステップと，前記第六のステップで求めた信頼性の度合いＳを用い，（前記第二の色変換値）×Ｓ＋（前記第一の色変換値）×（１−Ｓ）により求めた値を色変換後の色信号とする第七のステップと，を含むものである。
【００２２】
すなわち，入力色信号を非線形変換式を用いて変換した場合の変換値の信頼性の度合いＳを予測し，上記式により色変換後の色信号とすることにより，階調とびといった異常画像の発生を解消すると共に，スキャナなどのカラー入力デバイスで入力されるデバイス信号をデバイスに独立した色信号に高精度に変換する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３４】
〔実施例〕
本実施例では，カラー・スキャナから入力されるＲＧＢ信号をＣＩＥ・ＸＹＺ信号に変換する例をとって説明する。ただし，出力目標とする色信号は，たとえばモニタのＲＧＢ信号のようにＣＩＥ・ＸＹＺ信号とリニアな関係であれば他の色信号であっても構わない。
【００３５】
まず，ＣＩＥ・ＸＹＺ信号の値が既知である多数の色パッチを含むカラー原稿を用意する。そして，このカラー原稿をカラー・スキャナで入力し，各色パッチに対するスキャナ入力値［Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ］（ｉ＝１，２，‥‥，ｎ）を求める。
【００３６】
次に，ＲＧＢデータとＣＩＥ・ＸＹＺデータとの対応関係に基づいて線形変換式を作成する。この線形変換式を式に表すと次式（１）のようになる。
【００３７】
Ｘ＝α１１Ｒ＋α１２Ｇ＋α１３Ｂ＋ｃｘ
Ｙ＝α２１Ｒ＋α２２Ｇ＋α２３Ｂ＋ｃｙ
Ｚ＝α３１Ｒ＋α３２Ｇ＋α３３Ｂ＋ｃｚ ‥‥（１）
なお，αｉｊおよびｃｘ，ｃｙ，ｃｚは変換係数である。
【００３８】
上記の変換係数は，一般にＣＩＥ・ＸＹＺの変換誤差を最小とするように最小自乗法などを用いて求める。
【００３９】
また，同様に非線形変換式も作成する。非線形変換式としては，２次以上の多項式やニューラルネットなどがあるが，ここでは簡略化させるために２次式を用いる場合について説明する。そして，この２次式で［Ｒ，Ｇ，Ｂ］信号をＸデータに変換する式は下記式（２）により与えられる。
【００４０】
Ｘ＝ａ_１Ｒ^２＋ａ_２Ｇ^２＋ａ_３Ｂ^２＋ａ_４ＲＧ＋ａ_５ＲＢ＋ａ_６ＧＢ＋ａ_７Ｒ＋ａ_８Ｇ＋ａ_９Ｂ＋ｄ ‥‥（２）
【００４１】
なお，Ｙ，Ｚを求める場合も同様であるので，以下Ｘを求める場合についてのみ説明する。また，２次式の変換係数も１次式と同様に，最小自乗法などで最適化して求めることができる。
【００４２】
以下，以上の手順により作成した２種類の変換式を用いて色変換を行う例について，（色変換例１），（色変換例２），（色変換例３）の順に説明する。
【００４３】
（色変換例１）
ここでは，あらかじめ色変換係数の作成に使用した色パッチの分布を調べることにより内挿領域を判定し，内挿領域については，非線形変換式（２）を用いて変換し，外挿領域については線形変換式（１）を用い，それぞれ色変換を実行する。
【００４４】
図１は，色変換例１に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。図において，１００は変換目標値が既知である（本実施例では，ＣＩＥ・ＸＹＺ表色系を用いる）複数の色パッチを含むカラー原稿を入力し，色パッチに対する入力色信号を求める入力色検出手段としての入力色信号検出部，１０１は上述の線形変換式（１）により変換値を計算する第１の計算手段としての線形近似式計算部，である。
【００４５】
また，１０２は上述の非線形変換式（２）による変換値を計算する第２の計算手段としての非線形近似式計算部，１０３は色変換値の信頼性を予測する判定手段としての信頼性判定部，１０４は線形近似式計算部１０１と非線形近似式計算部１０２からの各変換値を信頼性判定部１０３の出力に基づいて選択するセレクタ，１０５は後述の３次元ヒストグラムによる色分布を作成し，そのデータを記憶する頻度分布参照手段としてのメモリである。
【００４６】
以上のように構成された色変換装置の動作について説明する。なお，ここでは２５６階調で読み取り可能なカラー・スキャナを例にとって分布を調べる方法について説明する。
【００４７】
まず，スキャナ入力信号であるＲＧＢ空間を細かく分割し，小さな分割色空間にわける。そして，その分割色空間に含まれる色パッチ数をカウントし，３次元のヒストグラムをとり，メモリ１０５に記憶する。
【００４８】
たとえば，Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ８分割した分割色空間に対してヒストグラムを作成する場合には，
色空間Ｎｏ．１（０≦ｒ＜３２，０≦ｇ＜３２，０≦ｂ＜３２）
色空間Ｎｏ．２（０≦ｒ＜３２，０≦ｇ＜３２，３２≦ｂ＜６４）
‥‥‥
‥‥‥
色空間Ｎｏ．５１２（２２４≦ｒ＜２５６，２２４≦ｇ＜２５６，２２４≦ｂ＜２５６）
それぞれに含まれるパッチ数を数える。
【００４９】
この結果，参照データがない分割色空間では，カウント数が０に近い値となるため，このカウント数を基に内挿領域と外挿領域とを判定する。
【００５０】
また，上記の例ではＲＧＢ空間を直接分割したが，ＲＧＢ値を線形変換し，たとえば，Ｇ，Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇに対するヒストグラムをとるようにしてもよい。
【００５１】
（色変換例２−１）
上記の実施例では，３次元ヒストグラムに基づいて非線形変換式（２）の信頼性領域を判定していた。しかし，実施例１の場合，分割数に比べパッチ数が少ないと良好な判定が行われなくなる懸念がある。また，３次元ヒストグラム情報を記憶するためのメモリも必要となる。
【００５２】
そこで，比較的パッチ数の少ない場合にも適用可能な非線形変換式（２）の信頼性の判定方式について説明する。
【００５３】
本来，スキャナＲＧＢ信号は，ＣＩＥ・ＸＹＺ信号に対し概ね線形な関係にある。したがって，線形変換式（１）を用いた誤差は，たかだかΔｄ１とみなすことができる，ここでΔｄ１は参照パッチに対する変換誤差の最大値から推定することができる。
【００５４】
すなわち，非線形変換式（２）の出力が線形変換式（１）の出力±Δｄ１を越える場合には，非線形変換式（２）の信頼性が低いと考えることができる。そこで，図２に示すように２つの変換式の出力結果から信頼性を判定し，出力値を決定する。以下，詳細に説明する。
【００５５】
図２は，色変換例２−１に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。本構成は上記図１に対し，線形近似式計算部１０１および非線形近似式計算部１０２の出力をそれぞれ信頼性判定部１０３に入力し，線形近似式計算部１０１と非線形近似式計算部１０２との出力の差分に基づいて信頼性を判定する構成となっている。
【００５６】
以上の構成において，実際の計算方法としては，まず，各参照パッチに対する線形変換式（１）の演算結果と非線形変換式（２）の演算結果との差分値を計算する。
【００５７】
次に，差分値の最大値を求め，信頼性判定のしきい値Ｔｈ＿ｄｉｆｆを決定する。そして，スキャナ入力画像の色変換時には，線形変換値Ｖｉと非線形変換値Ｗｉを計算し，
｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＜Ｔｈ＿ｄｉｆｆならば，Ｗｉを出力値とし，
｜Ｖｉ−Ｗｉ｜≧Ｔｈ＿ｄｉｆｆならば，Ｖｉを出力値とする。
【００５８】
すなわち，略線形な変換特性を保持したままの状態で，内挿領域に対しては非線形変換式（２）を用いた高精度な色変換が実現する。
【００５９】
（色変換例２−２）
上記色変換例２−１は，差分値のみを用いて信頼性を判定したが，さらに信頼性の判定精度を向上させるために，非線形変換式（２）の微分値を利用することもできる。
【００６０】
たとえば，２次の非線形変換式（２）を用いる場合，入力信号［ｒ，ｇ，ｂ］における微分値を，
ｒ’＝∂Ｘ／∂Ｙ＝２ａ_ｘ１ｒ＋ａ_ｘ４ｇ＋ａ_ｘ５ｂ＋ａ_ｘ７
ｇ’＝∂Ｘ／∂Ｇ＝２ａ_ｘ２ｇ＋ａ_ｘ４ｒ＋ａ_ｘ６ｂ＋ａ_ｘ８
ｂ’＝∂Ｘ／∂Ｂ＝２ａ_ｘ３ｂ＋ａ_ｘ５ｒ＋ａ_ｘ６ｇ＋ａ_ｘ９
により求める。
【００６１】
略線形という仮定の下では上記の微分値は，概ね一定の値になるはずなので，微分値が異常な値となっている場合には，非線形変換式（２）の信頼性が低いものと考える。
【００６２】
そこで，図３に示すように，図２に示した差分値による信頼性判定の色変換に対し，線形変換式（１）と非線形変換式（２）との出力値と，さらに入力信号［ｒ，ｇ，ｂ］における微分値を計算する微分値計算手段としての微分値計算部３０１を設け，その微分値から信頼性を総合的に判定し，出力結果を決定する構成とする。
【００６３】
図３の構成において，実際の信頼性判定方法としては，まず，微分値の変動幅は，各参照データに対する微分値をあらかじめ計算することにより求めることが可能である。
【００６４】
ｒ，ｇ，ｂ軸それぞれに対する微分値の変動域を，
Ｔｈ＿Ｒｍｉｎ＜ｒ’＜Ｔｈ＿Ｒｍａｘ
Ｔｈ＿Ｇｍｉｎ＜ｇ’＜Ｔｈ＿Ｇｍａｘ
Ｔｈ＿Ｂｍｉｎ＜ｂ’＜Ｔｈ＿Ｂｍａｘ
とすると，線形変換式（１）と非線形変換式（２）との出力差分値が所定の値を越えた場合か，あるいはｒ’，ｇ’，ｂ’の各微分値が上記の範囲から外れた場合には，非線形変換式（２）の信頼性が低いと判定し，線形変換式（１）の出力値を用いる。これにより上記色変換例２−１に対し，より確実な信頼性の判定を行うことができる。
【００６５】
（色変換例３）
上記色変換例１および色変換例２では，線形変換式（１）と非線形変換式（２）の出力をセレクタ１０４のＯＮ／ＯＦＦで切り換えていたため，出力値が不連続になってしまう。そこで，図４に示すように，図２のセレクタ１０４の代わりに，出力値計算部４０１を設け，さらに，連続な出力値を得るために信頼性の度合いを求め，その度合いに応じた出力結果を出力値計算部４０１により計算する構成とする。
【００６６】
以上の構成において，信頼性の度合いは，たとえば，上記色変換例２に示した差分値を用いて計算することができる。差分値から信頼性の度合いＳを求めるには，
｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＜Ｔｈ＿ｄ１ならば，Ｓ＝１
Ｔｈ＿ｄ１≦｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＜Ｔｈ＿ｄ２ならば，
Ｓ＝（｜Ｖｉ−Ｗｉ｜−Ｔｈ＿ｄ１）／（Ｔｈ＿ｄ２−Ｔｈ＿ｄ１）
｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＞Ｔｈ＿ｄ２ならば，Ｓ＝０
の方法で求めることができる。
【００６７】
また，上記計算方法以外にもロジステック関数などを用いて信頼性の度合いＳを求めることも可能である。
【００６８】
そして，実際の色変換を行う場合には，
出力値＝Ｗｉ・Ｓ＋Ｖｉ・（１−Ｓ）
とすることにより，連続な出力結果を得ることができる。
【００６９】
また，同様に微分値と差分値とから信頼性の度合いを求めることも可能である。たとえば，微分値の変動量ｄθを，
ｄθ＝ｓｑｒｔ［（ｒ’−α１１）^２＋（ｇ’−α１２）^２＋（ｂ’−α１３）^２］
と定義し，ｄθが大きいほど信頼性が低いと判定する。なお，αｉｊは線形変換式（１）の変換係数であり，線形変換式（１）における微分値に等しい。
【００７０】
そして，最終的にｄθと差分値｜Ｖｉ−Ｗｉ｜とを統合して信頼度Ｓを計算することになる。すなわち，
Ｓ＝ｆ（ｄθ，｜Ｖｉ−Ｗｉ｜）
である。
【００７１】
関数ｆとしては，たとえば，以下のような演算を用いる。
｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＜Ｔｈ＿ｄ１ならば，Ｓｄ＝１
Ｔｈ＿ｄ１≦｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＜Ｔｈ＿ｄ２ならば，
Ｓｄ＝（｜Ｖｉ−Ｗｉ｜−Ｔｈ＿ｄ１）／（Ｔｈ＿ｄ２−Ｔｈ＿ｄ１）
｜Ｖｉ−Ｗｉ｜＞Ｔｈ＿ｄ２ならば，Ｓｄ＝０
【００７２】
ｄθ＜Ｔｈ＿θ１ならば，Ｓθ＝１
Ｔｈ＿θ１≦ｄθ＜Ｔｈ＿θ２ならば，
Ｓθ＝（ｄθ−Ｔｈ＿θ１）／（Ｔｈ＿θ２−Ｔｈ＿θ１）
ｄθ＞Ｔｈ＿θ２ならば，Ｓθ＝０
とし，Ｓ＝Ｓｄ・Ｓθにより，信頼度Ｓを計算する。
【００７３】
以上，信頼性に基づいて非線形変換式（２）と線形変換式（１）とを使用して色変換を実行する方法について説明してきた。また，本発明による色変換は，カラー・スキャナからのスキャナ信号を直接色変換する際に用いることが可能であるが，色変換は，たとえば補間演算のような別の変換方式を用い，その変換パラメータ（補間法の場合には，格子点の出力値）を決定するような場合に使用してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明に係る色変換装置（請求項１）によれば，入力色信号を非線形変換式を用いて変換した場合の変換値の信頼性の度合いＳを予測し，上記式により色変換後の色信号とすることにより，階調とびといった異常画像の発生を解消すると共に，スキャナなどのカラー入力デバイスで入力されるデバイス信号をデバイスに独立した色信号に高精度に変換する，変換後における色の不一致などの異常色の発生を解消することができる。
【００７５】
また，本発明に係る色変換方法（請求項２）によれば，入力色信号を非線形変換式を用いて変換した場合の変換値の信頼性の度合いＳを予測し，上記式により色変換後の色信号とすることにより，階調とびといった異常画像の発生を解消すると共に，スキャナなどのカラー入力デバイスで入力されるデバイス信号をデバイスに独立した色信号に高精度に変換するため，変換後における色の不一致などの異常色の発生を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による色変換装置の色変換例１に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による色変換装置の色変換例２−１に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による色変換装置の色変換例２−２に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明による色変換装置の色変換例３に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来におけるカラー・マネージメント・システムの構成を示すブロック図である。
【図６】従来におけるスキャナ用色変換式の作成方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００入力色信号検出部
１０１線形近似式計算部
１０２非線形近似式計算部
１０３信頼性判定部
１０４セレクタ
１０５メモリ
３０１微分値計算部
４０１出力値計算部[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a color conversion apparatus that transfers color image information between devices such as CRTs, color printers, and color copies having different color reproduction ranges, and more specifically, a color space that includes reference data at the time of color conversion. The present invention relates to a color conversion apparatus and a color conversion method that perform conversion using a non-linear conversion equation for (interpolation region) and perform substantially linear conversion for a color space (extrapolation region) in which no reference data exists.
[0002]
[Prior art]
In recent years, media handling color images have been developed in various forms. For example, a system is known in which characters and images are read by a color scanner, edited and processed on a computer display, and the result is printed out by a color printer or the like.
[0003]
However, in this case, the colors reproduced on the display and the colors printed out may be different from each other due to differences in color reproduction methods, color mixing systems (RGB, YMC), and color reproduction range mismatches. It is well known.
[0004]
For this reason, a color management system as shown in Fig. 5 using device-independent color has been studied with the aim of achieving simple and accurate color reproduction between different color input / output devices (devices). ing. This system aims at color reproduction that is colorimetrically consistent among various devices by using intermediate color signals independent of the devices.
[0005]
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional color management system. This system is based on a color scanner 501 as an input device, a color printer 502 as an output device, a color conversion processing device 503 for performing device-independent color conversion, and a monitor signal from the color conversion processing device 503. And a color monitor 504 for performing adjustment and display for colorimetric matching between input and output devices.
[0006]
In such a color management system, device-independent color conversion within a color reproduction range is possible by performing mutual color conversion between a device-specific color signal and a standard color signal.
[0007]
In the above color management system, in order to realize high-precision color matching, conversion / inversion of device signals represented by RGB, CMY, and the like and color signals independent of the devices (for example, uniform color space) is performed. It is important to perform the conversion with high accuracy.
[0008]
In general, signals that are suitable for human visual characteristics such as CIE1931XYZ signal (XYZ color system) and L ^* a ^* b ^* signal (CIELAB space) are used as color signals independent of devices.
[0009]
Conventionally, as shown in FIG. 6, when the RGB signal read by the color scanner 501 is converted into a color signal independent of the device, the output of the CCD of the color scanner 501 and the XYZ tristimulus values correspond approximately linearly. Based on the premise that there is a relationship, RGB signals are each γ-converted, converted into luminance linear signals, and further converted into XYZ tristimulus values by primary conversion.
[0010]
In addition, as for the conversion coefficient, a large number of color patches (input originals) with known XYZ tristimulus values are actually input by the color scanner 501, and the conversion error is minimized from the input RGB signal values and XYZ tristimulus values. So that the conversion parameters were optimized. However, since the scanner RGB signal includes some nonlinear distortion, sufficient color conversion accuracy may not be obtained by color conversion by primary conversion.
[0011]
Therefore, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-188167, a “color image processing method” is disclosed in which color conversion is performed using a second-order or higher-order polynomial with the aim of improving conversion accuracy.
[0012]
Further, as described above, when the input RGB signal is converted into the XYZ signal, sufficient color conversion accuracy may not be obtained if color conversion is performed by primary linear conversion. Therefore, a method of performing color conversion using a nonlinear conversion expression such as a higher-order polynomial or a neural network can be considered for high accuracy.
[0013]
In the case of using the above nonlinear conversion formula, as in the case of the linear formula, a large number of color patches are input by a color scanner or the like to obtain conversion parameters.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in the prior art as shown above, the generated nonlinear transformation formula usually gives a good transformation result for data on a color space (interpolation region) including reference data. give. However, the color space (extrapolated region) in which no reference data exists causes a problem that the output is completely unpredictable.
[0015]
For this reason, it is desirable to prepare a large number of reference data that are uniformly distributed in the input color space so that no extrapolation area is generated. However, since the color gamut of the color patch used for input is actually limited, a color space in which no data exists is generated.
[0016]
Further, when the number of patches is small, the extrapolation area is further expanded, and the possibility that a scanner signal included in the extrapolation area is input becomes high. When the color signal in the extrapolation area is converted using a nonlinear conversion formula, the conversion result is not guaranteed, and the color signal may be converted to a color signal that is largely different from the original target value.
[0017]
As a result, even though the color conversion accuracy for the reference data is high, the color does not match when a color manuscript is input and converted and displayed on the monitor, that is, the color after conversion does not match. There was a problem of color generation.
[0018]
The present invention has been made in view of the above, and performs highly accurate color conversion using a non-linear conversion formula for the interpolation region, and guarantees substantially linear color conversion for the extrapolation region. The purpose of this is to eliminate the occurrence of abnormal colors such as color mismatch after conversion.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a color conversion device according to claim 1 is a color conversion device that converts a color signal input by a color image input device into a different second color signal. An input color signal detection means for obtaining an input color signal from a color patch whose conversion target value, which is the value of the second color signal, is known, and a linear conversion formula is obtained using the input color signal and the conversion target value as reference data. , A first calculation means for obtaining a first color conversion value by the linear conversion equation, a non-linear conversion equation by using the input color signal and the conversion target value as reference data, and a second color by the non-linear conversion equation. A second calculation means for obtaining a conversion value, a difference value calculation means for obtaining a difference value between the first color conversion value and the second color conversion value, and a nonlinear conversion formula of the second calculation means. A differential value for obtaining a differential value in the input color signal A computing means; a judging means for obtaining a degree of reliability S of the second color conversion value by converting the difference value and the differential value by a predetermined function; and a reliability obtained by the judging means. Output value calculation means that uses a value obtained by (second color conversion value) × S + (first color conversion value) × (1−S) as a color signal after color conversion, , Are provided.
[0020]
That is, the degree of reliability S of the converted value when the input color signal is converted using a nonlinear conversion formula is predicted, and the color signal after color conversion is generated by the above formula, thereby generating an abnormal image such as a jump in gradation. In addition, the device signal input by a color input device such as a scanner is converted to a color signal independent of the device with high accuracy.
[0021]
The color conversion method according to claim 2 is a color conversion method for converting a color signal input by a color image input device into a different second color signal, and the value of the converted second color signal. A first step of obtaining an input color signal from a color patch whose conversion target value is known, and a linear conversion equation is obtained using the input color signal and the conversion target value as reference data. A second step of obtaining a color conversion value of the image, a third step of obtaining a non-linear conversion equation using the input color signal and the conversion target value as reference data, and obtaining a second color conversion value by the non-linear conversion equation; , A fourth step for obtaining a difference value between the first color conversion value and the second color conversion value, and a fifth step for obtaining a differential value in the input signal of the nonlinear conversion expression of the third step. Step, the difference value and the step The sixth step for obtaining the reliability degree S of the second color conversion value by converting the fraction value by a predetermined function, and the reliability degree S obtained in the sixth step are used. And a seventh step in which a value obtained by (second color conversion value) × S + (first color conversion value) × (1−S) is used as a color signal after color conversion.
[0022]
That is, the degree of reliability S of the converted value when the input color signal is converted using a nonlinear conversion formula is predicted, and the color signal after color conversion is generated by the above formula, thereby generating an abnormal image such as a jump in gradation. In addition, the device signal input by a color input device such as a scanner is converted to a color signal independent of the device with high accuracy.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0034]
〔Example〕
In the present embodiment, an example in which RGB signals input from a color scanner are converted into CIE / XYZ signals will be described. However, the color signal to be output may be another color signal as long as it has a linear relationship with the CIE / XYZ signal, such as an RGB signal of a monitor.
[0035]
First, a color document including a large number of color patches whose CIE / XYZ signal values are known is prepared. Then, this color original is input by a color scanner, and scanner input values [Ri, Gi, Bi] (i = 1, 2,..., N) for each color patch are obtained.
[0036]
Next, a linear conversion formula is created based on the correspondence between RGB data and CIE / XYZ data. This linear conversion formula is expressed by the following formula (1).
[0037]
X = α11R + α12G + α13B + cx
Y = α21R + α22G + α23B + cy
Z = α31R + α32G + α33B + cz (1)
Αij and cx, cy, cz are conversion coefficients.
[0038]
The above conversion coefficient is generally obtained by using the least square method or the like so as to minimize the CIE / XYZ conversion error.
[0039]
Similarly, a nonlinear conversion formula is also created. Nonlinear conversion equations include quadratic or higher order polynomials, neural networks, and the like. Here, a case where a quadratic equation is used will be described for simplification. An equation for converting the [R, G, B] signal into X data by this quadratic equation is given by the following equation (2).
[0040]
X = a ₁ R ² + a ₂ G ² + a ₃ B ² + a ₄ RG + a ₅ RB + a ₆ GB + a ₇ R + a ₈ G + a ₉ B + d (2)
[0041]
Since the same applies to the case of obtaining Y and Z, only the case of obtaining X will be described below. Further, the conversion coefficient of the quadratic expression can be obtained by optimization by the least square method or the like, similarly to the linear expression.
[0042]
Hereinafter, an example in which color conversion is performed using two types of conversion expressions created by the above procedure will be described in the order of (color conversion example 1), (color conversion example 2), and (color conversion example 3).
[0043]
(Color conversion example 1)
Here, the interpolation area is determined by examining the distribution of the color patches used to create the color conversion coefficient in advance. The interpolation area is converted using the nonlinear transformation equation (2), and the extrapolation area is Each color conversion is executed using the linear conversion equation (1).
[0044]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a color conversion apparatus according to a color conversion example 1. In the figure, reference numeral 100 denotes an input color detection in which a conversion target value is known (in this embodiment, a CIE / XYZ color system is used) a color document including a plurality of color patches is input, and an input color signal for the color patch is obtained. An input color signal detection unit 101 as a means is a linear approximate expression calculation unit as a first calculation means for calculating a conversion value by the above-described linear conversion equation (1).
[0045]
Reference numeral 102 denotes a non-linear approximate expression calculation unit as a second calculation means for calculating a conversion value according to the above-described non-linear conversion expression (2), and 103 denotes a reliability determination section as a determination means for predicting the reliability of the color conversion value. , 104 is a selector for selecting each conversion value from the linear approximation formula calculation unit 101 and the nonlinear approximation formula calculation unit 102 based on the output of the reliability determination unit 103, and 105 creates a color distribution by a three-dimensional histogram to be described later. It is a memory as frequency distribution reference means for storing the data.
[0046]
The operation of the color conversion apparatus configured as described above will be described. Here, a method for examining the distribution will be described using a color scanner capable of reading with 256 gradations as an example.
[0047]
First, the RGB space which is the scanner input signal is finely divided into small divided color spaces. Then, the number of color patches included in the divided color space is counted, and a three-dimensional histogram is taken and stored in the memory 105.
[0048]
For example, when a histogram is created for a divided color space obtained by dividing each of R, G, and B into 8 parts,
Color space No. 1 (0 ≦ r <32, 0 ≦ g <32, 0 ≦ b <32)
Color space No. 2 (0 ≦ r <32, 0 ≦ g <32, 32 ≦ b <64)
...
...
Color space No. 512 (224 ≦ r <256, 224 ≦ g <256, 224 ≦ b <256)
Count the number of patches contained in each.
[0049]
As a result, in the divided color space with no reference data, the count number is a value close to 0. Therefore, the interpolation area and the extrapolation area are determined based on the count number.
[0050]
In the above example, the RGB space is directly divided. However, the RGB values may be linearly converted, for example, histograms for G, RG, and BG may be taken.
[0051]
(Color conversion example 2-1)
In the above embodiment, the reliability region of the nonlinear transformation equation (2) is determined based on the three-dimensional histogram. However, in the case of the first embodiment, there is a concern that good determination cannot be performed if the number of patches is smaller than the number of divisions. A memory for storing the three-dimensional histogram information is also required.
[0052]
Therefore, the reliability determination method of the nonlinear transformation equation (2) that can be applied even when the number of patches is relatively small will be described.
[0053]
Originally, the scanner RGB signal has a substantially linear relationship with the CIE / XYZ signal. Therefore, the error using the linear conversion equation (1) can be regarded as Δd1 at most, where Δd1 can be estimated from the maximum value of the conversion error for the reference patch.
[0054]
That is, when the output of the nonlinear conversion equation (2) exceeds the output ± Δd1 of the linear conversion equation (1), it can be considered that the reliability of the nonlinear conversion equation (2) is low. Therefore, as shown in FIG. 2, the reliability is determined from the output results of the two conversion expressions, and the output value is determined. This will be described in detail below.
[0055]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a color conversion apparatus according to color conversion example 2-1. In this configuration, the outputs of the linear approximation formula calculation unit 101 and the nonlinear approximation formula calculation unit 102 are respectively input to the reliability determination unit 103, and the linear approximation formula calculation unit 101 and the nonlinear approximation formula calculation unit 102 The reliability is determined based on the output difference.
[0056]
In the above configuration, as an actual calculation method, first, a difference value between the calculation result of the linear conversion equation (1) and the calculation result of the nonlinear conversion equation (2) for each reference patch is calculated.
[0057]
Next, the maximum difference value is obtained, and a threshold value Th_diff for determining reliability is determined. At the time of color conversion of the scanner input image, the linear conversion value Vi and the non-linear conversion value Wi are calculated,
If | Vi-Wi | <Th_diff, then let Wi be the output value,
If | Vi−Wi | ≧ Th_diff, Vi is the output value.
[0058]
That is, high-accuracy color conversion using the non-linear conversion equation (2) is realized for the interpolation region while maintaining substantially linear conversion characteristics.
[0059]
(Color conversion example 2-2)
In the color conversion example 2-1, the reliability is determined using only the difference value. However, in order to further improve the reliability determination accuracy, the differential value of the nonlinear conversion equation (2) can be used.
[0060]
For example, when the second-order nonlinear transformation equation (2) is used, the differential value in the input signal [r, g, b] is expressed as
r ′ = ∂X / ∂Y = 2a _x1 r + a _x4 g + a _x5 b + a _x7
g ′ = ∂X / ∂G = 2a _x2 g + a _x4 r + a _x6 b + a _x8
b ′ = ∂X / ∂B = 2a _x3 b + a _x5 r + a _x6 g + a _x9
Ask for.
[0061]
Under the assumption that it is approximately linear, the above-mentioned differential value should be almost constant. Therefore, if the differential value is an abnormal value, it is considered that the reliability of the nonlinear transformation equation (2) is low. .
[0062]
Therefore, as shown in FIG. 3, with respect to the color conversion for reliability determination based on the difference value shown in FIG. 2, the output values of the linear transformation equation (1) and the nonlinear transformation equation (2), and the input signal [r , G, b] is provided with a differential value calculation unit 301 as a differential value calculation means for calculating a differential value, comprehensively determining the reliability from the differential value, and determining an output result.
[0063]
In the configuration of FIG. 3, as an actual reliability determination method, first, the fluctuation range of the differential value can be obtained by calculating in advance the differential value for each reference data.
[0064]
The variation range of the differential value for each of the r, g, and b axes is
Th_Rmin <r ′ <Th_Rmax
Th_Gmin <g ′ <Th_Gmax
Th_Bmin <b ′ <Th_Bmax
If the output difference value between the linear transformation equation (1) and the nonlinear transformation equation (2) exceeds a predetermined value, or the differential values of r ′, g ′, and b ′ are out of the above range. In such a case, it is determined that the reliability of the nonlinear conversion equation (2) is low, and the output value of the linear conversion equation (1) is used. As a result, more reliable reliability determination can be performed for the color conversion example 2-1.
[0065]
(Color conversion example 3)
In the color conversion example 1 and the color conversion example 2 described above, since the output of the linear conversion formula (1) and the nonlinear conversion formula (2) is switched by turning on / off the selector 104, the output value becomes discontinuous. Therefore, as shown in FIG. 4, an output value calculation unit 401 is provided instead of the selector 104 in FIG. 2, and the degree of reliability is obtained in order to obtain continuous output values, and an output result corresponding to the degree is obtained. Is calculated by the output value calculation unit 401.
[0066]
In the above configuration, the degree of reliability can be calculated using, for example, the difference value shown in the color conversion example 2 above. To obtain the degree of reliability S from the difference value,
If | Vi-Wi | <Th_d1, S = 1
If Th_d1 ≦ | Vi−Wi | <Th_d2,
S = (| Vi-Wi | -Th_d1) / (Th_d2-Th_d1)
If | Vi-Wi |> Th_d2, S = 0
It can be obtained by this method.
[0067]
In addition to the above calculation method, it is also possible to obtain the degree of reliability S using a logistic function or the like.
[0068]
And when performing the actual color conversion,
Output value = Wi · S + Vi · (1−S)
Thus, a continuous output result can be obtained.
[0069]
Similarly, the degree of reliability can be obtained from the differential value and the difference value. For example, the fluctuation amount dθ of the differential value is
dθ = sqrt [(r′−α11) ² + (g′−α12) ² + (b′−α13) ² ]
It is determined that the reliability is lower as dθ is larger. Αij is a conversion coefficient of the linear conversion formula (1) and is equal to the differential value in the linear conversion formula (1).
[0070]
Finally, dθ and the difference value | Vi−Wi | are integrated to calculate the reliability S. That is,
S = f (dθ, | Vi−Wi |)
It is.
[0071]
As the function f, for example, the following operation is used.
If | Vi-Wi | <Th_d1, Sd = 1
If Th_d1 ≦ | Vi−Wi | <Th_d2,
Sd = (| Vi-Wi | -Th_d1) / (Th_d2-Th_d1)
If | Vi-Wi |> Th_d2, Sd = 0
[0072]
If dθ <Th_θ1, Sθ = 1
If Th_θ1 ≦ dθ <Th_θ2,
Sθ = (dθ−Th_θ1) / (Th_θ2−Th_θ1)
If dθ> Th_θ2, Sθ = 0
And the reliability S is calculated by S = Sd · Sθ.
[0073]
The method for executing color conversion using the nonlinear conversion formula (2) and the linear conversion formula (1) based on reliability has been described above. The color conversion according to the present invention can be used for direct color conversion of the scanner signal from the color scanner. The color conversion is performed by using another conversion method such as an interpolation operation. It may be used when determining a parameter (in the case of an interpolation method, the output value of a grid point).
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the color conversion apparatus (claim 1) of the present invention, the degree of reliability S of the converted value when the input color signal is converted using the nonlinear conversion formula is predicted, and the above formula By using the color signal after color conversion, the occurrence of abnormal images such as gradation skips is eliminated, and the device signal input by a color input device such as a scanner is converted to a color signal independent of the device with high accuracy. , Generation of abnormal colors such as color mismatch after conversion can be eliminated.
[0075]
Further, according to the color conversion method of the present invention (claim 2), the degree of reliability S of the conversion value when the input color signal is converted using a nonlinear conversion formula is predicted, and after the color conversion by the above formula, In order to eliminate the occurrence of abnormal images such as gradation skipping, and to convert the device signal input by a color input device such as a scanner into a color signal independent of the device with high accuracy. It is possible to eliminate the occurrence of abnormal colors such as color inconsistencies.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a color conversion apparatus according to a color conversion example 1 of a color conversion apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a color conversion apparatus according to a color conversion example 2-1 of the color conversion apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a color conversion apparatus according to a color conversion example 2-2 of the color conversion apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a color conversion apparatus according to a color conversion example 3 of the color conversion apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional color management system.
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional method for creating a color conversion formula for a scanner.
[Explanation of symbols]
100 Input Color Signal Detection Unit 101 Linear Approximation Formula Calculation Unit 102 Nonlinear Approximation Formula Calculation Unit 103 Reliability Judgment Unit 104 Selector 105 Memory 301 Differential Value Calculation Unit 401 Output Value Calculation Unit

Claims

カラー画像入力装置により入力された色信号を異なる第二の色信号へ変換する色変換装置において，
変換後の第二の色信号の値である変換目標値が既知である色パッチから入力色信号を求める入力色信号検出手段と，
前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして線形変換式を求め，該線形変換式により第一の色変換値を求める第一の計算手段と，
前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして非線形変換式を求め，該非線形変換式により第二の色変換値を求める第二の計算手段と，
前記第一の色変換値と，前記第二の色変換値との差分値を求める差分値計算手段と，
前記第二の計算手段の非線形変換式の前記入力色信号における微分値を求める微分値計算手段と，
前記差分値と前記微分値とを所定の関数によって変換することにより，前記第二の色変換値の信頼性の度合いＳを求める判定手段と，
前記判定手段により求められた信頼性の度合いＳを用い，（前記第二の色変換値）×Ｓ＋（前記第一の色変換値）×（１−Ｓ）により求めた値を色変換後の色信号とする出力値計算手段と，
を具備することを特徴とする色変換装置。 In a color conversion device for converting a color signal input by a color image input device into a different second color signal,
Input color signal detection means for obtaining an input color signal from a color patch whose conversion target value, which is the value of the second color signal after conversion, is known;
A first conversion means for obtaining a linear conversion equation using the input color signal and the conversion target value as reference data, and obtaining a first color conversion value by the linear conversion equation;
Second calculation means for obtaining a non-linear conversion equation using the input color signal and the conversion target value as reference data, and obtaining a second color conversion value by the non-linear conversion equation;
Difference value calculation means for obtaining a difference value between the first color conversion value and the second color conversion value;
Differential value calculation means for obtaining a differential value in the input color signal of the nonlinear conversion formula of the second calculation means;
Determination means for obtaining a degree of reliability S of the second color conversion value by converting the difference value and the differential value by a predetermined function;
Using the degree of reliability S obtained by the determination means, the value obtained by (the second color conversion value) × S + (the first color conversion value) × (1−S) is obtained after color conversion. A means for calculating an output value as a color signal;
A color conversion apparatus comprising:

カラー画像入力装置により入力された色信号を異なる第二の色信号へ変換する色変換方法において，In a color conversion method for converting a color signal input by a color image input device into a different second color signal,
変換後の第二の色信号の値である変換目標値が既知である色パッチから入力色信号を求める第一のステップと，  A first step of obtaining an input color signal from a color patch whose conversion target value, which is the value of the second color signal after conversion, is known;
前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして線形変換式を求め，該線形変換式により第一の色変換値を求める第二のステップと，  A second step of obtaining a linear conversion equation using the input color signal and the conversion target value as reference data, and obtaining a first color conversion value by the linear conversion equation;
前記入力色信号と前記変換目標値とを参照データとして非線形変換式を求め，該非線形変換式により第二の色変換値を求める第三のステップと，  A third step of obtaining a non-linear conversion equation using the input color signal and the conversion target value as reference data, and obtaining a second color conversion value by the non-linear conversion equation;
前記第一の色変換値と，前記第二の色変換値との差分値を求める第四のステップと，  A fourth step of obtaining a difference value between the first color conversion value and the second color conversion value;
前記第三のステップの非線形変換式の前記入力信号における微分値を求める第五のステップと，  A fifth step of obtaining a differential value in the input signal of the nonlinear transformation equation of the third step;
前記差分値と前記微分値とを所定の関数によって変換することにより，前記第二の色変換値の信頼性の度合いＳを求める第六のステップと，  A sixth step of obtaining a reliability degree S of the second color conversion value by converting the difference value and the differential value by a predetermined function;
前記第六のステップで求めた信頼性の度合いＳを用い，（前記第二の色変換値）×Ｓ＋（前記第一の色変換値）×（１−Ｓ）により求めた値を色変換後の色信号とする第七のステップと，  Using the degree of reliability S obtained in the sixth step, the value obtained by (the second color conversion value) × S + (the first color conversion value) × (1−S) is subjected to color conversion. A seventh step for the color signal of
を含むことを特徴とする色変換方法。  A color conversion method comprising: