JP3740223B2

JP3740223B2 - 画像処理装置及び方法

Info

Publication number: JP3740223B2
Application number: JP24484596A
Authority: JP
Inventors: 由美子日高
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JPH1093832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光源色と物体色におけるモードの違いに応じた色処理を行う画像処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷物どうしを比較する場合、両者の色を等色するためには、色の座標である例えばＣＩＥＸＹＺ三刺激値を等しくすればよい。つまり、色再現範囲などを考慮する必要がない最も簡単なシステムの場合、両者の色を測色器で測定した際、両者とも同じ色座標になるように変換出来れば良い。
【０００３】
しかし、モニターで見た画像を印刷する場合や、スキャナーなどの入力機器を用いて印刷物の画像をコンピュータ上に取り込み、モニターに表示された画像と比較する際には、片方は物体色である印刷物、もう一方は光源色であるモニターの色と、色のモードが異なったものを等色させることになる。このように色のモードが異なる場合には、前述したように色座標を一致させても、等色しないことが分っている。
【０００４】
そこで、色のモードが異なる場合でも等色する手法として、本出願人は、例えば、観察光源とモニターに順応している比率をもとに人間の知覚基準となっている白色を算出し、その白色を基準に画像を変換する手法などを提案している。
【０００５】
この知覚基準となっている白色の色度値は、図３に示したように、観察光源とモニターの白色の色味を表す色度（例えばＣＩＥｘ，ｙ色度値）と順応比率から算出される。一方輝度値は、等色実験で算出した値や、簡単な予備実験で求めた適当な値を用いたり、測色して得られた輝度と等しい値が用いられる。
【０００６】
また以前に本出願人は、印刷物を見ている光源の輝度値がモニターの表示限界輝度よりも非常に明るい場合には、印刷物を計測して得られた輝度データよりも低い値を用いてモニター上に表示することで、両者が等色する手法も提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
色のモードが異なる場合でも両者が等色して見えるためには、人間が等色する両者の色味と明るさ感覚両者の関係を明かにする必要がある。
【０００８】
しかし前述したように、色度値に関しては関係を明らかにしたが、輝度に関しては等色実験の値を用いるなど、まだ明らかになっていなかった。このように、等色実験から算出した値ではある限られた環境のみでしか適用できず、実験を行った環境と異なる環境で観察したい場合は、また等色実験を行ってパラメータを求めなくてはならないなど、汎用性が非常に欠けるという改善の余地があった。
【０００９】
さらに、前提案のように、印刷物の輝度がモニターに比べて非常に高い場合は、印刷物の輝度より下げた値をモニターに出力することで等色することは分かっているが、印刷物の輝度がどれくらいの時、どれくらい輝度を下げればよいのかその関係はまだ明らかになっていない。その上、印刷物の輝度がモニターの輝度より低い場合、この関係が保たれるのか分からない。
【００１０】
このように、光源色と物体色と色のモードが違う場合でも等色させたい場合、光源色と物体色の等色時における輝度の関係がほとんど明らかになっていないのである。
【００１１】
本発明は、光源色・物体色間における等色を高精度に実現することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は色のモードが異なる場合でも等色させるために、人間が等色する物体色・光源色両者の輝度の関係を示し、それによって色のモードが違う場合でも等色出来る手法を提案することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の目的を達成するために以下の構成を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、物体色で示される入力画像と光源色で示される出力画像が視覚等色するように画像処理を行う画像処理方法であって、前記出力画像の観察光源に関する情報を入力し、前記出力画像の観察光源の色度と出力デバイスの白色の色度とに基づき、知覚基準白の色度を求め、前記観察光源の輝度を横軸、前記知覚基準白の輝度を縦軸とする座標面上において単調増加で上に凸になる曲線で示される関係に基づく変換処理を、前記出力画像の観察光源の輝度に対して行うことにより、前記知覚基準白の輝度を求め、前記入力画像を示す入力画像データに対して、入力色変換条件を用いた色変換処理を行い、前記色変換処理された画像データに対して、前記入力色変換条件が基づく光源情報と前記入力画像の観察光源情報とに応じた光源変換処理を行い、前記光源変換処理された画像データに対して、前記知覚基準白の色度および輝度に基づく順応変換処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
物体色と光源色の知覚等色した時の輝度の関係を算出するため、印刷物の輝度を一定にしモニターの輝度を変化させ、各条件下で目視等色できるかどうかを検討した。さらに観察光源の輝度を変えることで印刷物の輝度も変化させ、印刷物の輝度と等色するモニターの輝度との関係を求めた。その結果この関係は、図２に示したような、物体色の輝度を横軸、光源色の輝度を縦軸とする座標面上で、単調増加で上に凸になる曲線で表せることを見出した。
【００１９】
勿論、図２に示したグラフの座標は観察光源などによって変化するが、グラフの形はいずれの場合も変化しない。
【００２０】
したがって、両者の輝度をこの関係を満たすように算出することで、物体色と光源色を等色することができる。
【００２１】
またシステムに組み組む場合でも、本手法を順応変換に必要な光源色を観察する際の知覚基準となる知覚基準白色の輝度算出時に用い、このようにして算出された知覚基準白色をもとに画像を変換することで、物体色光源色の画像全体の輝度を、図２の関係を満たすように変換できるため、色モードが違う画像に対しても、両者を視覚等色することができる。
【００２２】
以下に本手法を適用したシステムの例を説明する。
【００２３】
（実施形態１）
印刷物をスキャナーなどで読み込みモニターに表示し、この表示された画像と印刷物をその場で比較できるプレビューワ機能を持った画像入出力システムを例にとって説明する。もちろん本発明は、本実施形態に限らず、光源色と物体色の変換を行うあらゆる場合への適用が可能である。なお、本実施形態では、モニターが置かれている光源と同じ光源下で印刷物を観察する場合における処理を示す。
【００２４】
図１に本実施形態のシステムの概要を示す。このシステムはスキャナー６００、ホスト６０１、ホスト６０１とモニタ６０２で構成される。
【００２５】
スキャナー６００は、カラー複写機で一般的に用いられているようなフルカラースキャナーであり、原稿台に置かれた原稿画像を読に取ることで、例えばＲＧＢ信号が得られる。
【００２６】
ホスト６０１は、後述する観察光源情報に応じた画像変換処理等の画像処理をホスト内のハードディスクに格納されているプログラムに基づきＣＰＵが実行し、モニター６０２に出力する。
【００２７】
モニター６０２はホストからの画像データに基づき、原稿画像に対応するプレビュー画像を表示する。
【００２８】
以下、図４を用いて、ホスト６０１のＣＰＵが実行する処理の流れを説明する。
【００２９】
スキャナー６００で得られたＲＧＢ画像データ（Ｒ１Ｇ１Ｂ１）は、ＲＧＢ→ＸＹＺ変換処理７００において、スキャナー色特性が格納されたスキャナープロファイルをもとに、Ｘ１Ｙ１Ｚ１に変換される。このＸ１Ｙ１Ｚ１は、スキャナーにおける標準光源であるＤ６５を基準に求められる。
【００３０】
そして画像変換処理７０１において、入出力画像の観察光源および色のモードの違いも考慮した画像を作成するために、印刷画像とモニターの観察光源情報７０３と画像を表示して観察するモニターの特性を用いた画像変換を行い、Ｘ２ＹＸＺ２に変換する。
【００３１】
画像変換処理７０１について図５を用いて詳しく述べる。
【００３２】
図５に示した画像変換処理７０１には、画像を観察する光源に合わせて変換する光源変換処理７２０と、画像のモードに合わせて変換する色モード変換処理７１０が含まれる。
【００３３】
まず光源変換処理７２０では、観察光源にあわせた画像に変換する。スキャナーデータであるＲ１Ｇ１Ｂ１から標準光源（Ｄ６５）を基準に変換されたＸ１Ｙ１Ｚ１データを、式１を用いて、実際に画像を観察する光源に合わせた色信号Ｘ２Ｙ２Ｚ２に色順応変換する。
【００３４】
式１はＶｏｎＫｒｉｅｓの色順応変換式である。
【００３５】
（式１）ＶｏｎＫｒｉｅｓの色順応式
【００３６】
【外１】

【００３７】
具体的には、スキャナープロファイル７０４に格納されている、スキャナープロファイル作成時における標準光源（Ｄ６５）の白色点（Ｘ_d65 Ｙ_d65 Ｚ_d65 ）を試験光の三刺激値として、また、観察光源情報（Ｘ_wkＹ_wkＺ_wk）７０３を基準光の三刺激値として式１に代入し、観察する光源に合わせたデータＸ２Ｙ２Ｚ２に変換する。この観察光源情報７０３は、外部センサーなどを用いて計測した値でも、ユーザが選択または入力した値でもよい。
【００３８】
次に、色モード変換処理７１０では、観察光源に合わせて変換されたＸＹＺデータ（Ｘ２Ｙ２Ｚ２）を、光源色である表示画像と物体色である原稿画像が等色して見えるように、物体色と光源色間の色モード変換を行う。
【００３９】
この色モード変換処理７１０には、図５に示すように知覚基準白色算出処理７１１と算出されたデータを用いる順応変換処理７１２が含まれる。
【００４０】
人間は、ある白色を基準として画像の色を見ており、印刷物を見るときは観察している光源の白に、モニターを見るときはモニター観察光源の白色とモニターの白色点の両方に、ある割合で順応していることが分かっている。モニター上の色を見るときの基準となっている白色のことを、知覚基準白色とする。
【００４１】
ある光源下に置かれた印刷物と表示画像を比較する場合、まずモニターの知覚基準白色点を算出し、その知覚基準白色点を示す白色データをもとに表示画像を作成する。
【００４２】
なお本実施形態では、印刷物とモニターを同じ光源下で観察していると仮定しているため、上記印刷物の観察光源情報とモニターの観察光源情報は等しく、図中では観察光源情報としている。
【００４３】
知覚基準白色算出処理７１１では、モニタープロファイル内に格納されているモニター白色点情報と観察光源情報７０３を用いて知覚基準白色を作成し、この知覚基準と観察光源情報を用いて、式１を用いた色順応変換処理を行う。
【００４４】
図６に詳しく示すように、この知覚基準白色は色度と輝度に分けて算出される。
【００４５】
まず、モニタープロファイル７０５内に格納されているモニター白色点情報（Ｘ_wmＹ_wmＺ_wm）と、センサーなどから得られた観察光源情報（Ｘ_wkＹ_wkＺ_wk）７０３の三刺激値をＸＹＺ→ｘｙＹ変換処理８００で色度（ｘｙ）と輝度（Ｙ）に変換し、それぞれ色度は色度算出処理８０１、輝度は輝度算出処理８０２に代入し、知覚基準白色の色度（ｘ_w ｙ_w ）と輝度（Ｙ_W ）を算出する。
【００４６】
色度値は特願平７−２５８６３１号公報に記載されているように、モニターの白色に順応した割合をｓ、観察光源に順応した割合を１−ｓとし、観察光源の色度値をｘ _ｗｋ，ｙ _ｗｋ、モニター白色の色度値をｘ _ｗｍ，ｙ _ｗｍ、とすると、知覚基準白色信号の色度値ｘ _ｗ，ｙ _ｗ、は式２より求められる。これは、図３に示したように、色を見る基準となっている知覚基準白色は、モニターの白色と観察光源の白色の間に位置することを示している。
【００４７】
ここで、画像観察時の観察光源ごとにモニターと観察光源の白色への順応比率が異なっている事から、順応比率であるｓ，１−ｓは観察光源によって変化し、それに伴い、基準白色点も光源ごとに変化することになる。
【００４８】
（式２）知覚基準白色の色度値
ｘ_w ＝（１−ｓ）・ｘ_wk＋ｓ・ｘ_wm
ｙ_w ＝（１−ｓ）・ｙ_wk＋ｓ・ｙ_wm
【００４９】
モニターの知覚基準白色の輝度は、図２に示した実験結果をもとに推測できる。また、以下のハウプナーの式（式３）を用いた場合でも、横軸を周囲視野の輝度・縦軸を試験視野の輝度とすると、図２に示した実験結果と非常によく一致することが確認できた。
【００５０】
このハウプナーの式は、図７に示したように、ある明るさを持つ周囲視野の中に異なる明るさの試験視野があった場合、人間の感じる試験視野の明るさと実際の明るさとを関係づける式であり、輝度対比感度を示す式の１つである。ここでは、この関係を物体色と光源色の明るさ知覚関係に拡張し、光源色の知覚基準白色の輝度を算出する際の関係式として用いる。
【００５１】
特に本実施形態においては、周囲視野の輝度を観察光源の輝度とし、試験視野の輝度を知覚基準白色とすることで、知覚基準白色の輝度値を観察光源の輝度値より、以下の式３を用いて求めることが出来る。したがって、観察光源の輝度値と、知覚基準白色の輝度値との関係は、観察光源の輝度値を横軸、知覚基準白色の輝度値を縦軸としたとき、図２と同様に、単調増加で上に凸の曲線を満たす関係になるといえる。
【００５２】
（式３）知覚基準白色の輝度値
Ｈ＝Ｃ_t （φ）Ｌ_t ⁿ −Ｈ₀ （Ｌ_u ，φ）
Ｈ₀ （Ｌ_u ，φ）＝Ｃ_t （φ）〔Ｓ₀ （φ）＋Ｓ₁ （φ）Ｌ_u ⁿ 〕
Ｈ：刺激Ｌ_t の明るさ感覚
Ｌ_t ：分で表したみかけの大きさ（視角）φの試験視野の輝度
Ｌ_u ：試験視野の周りに視角１８０°を持つ周囲視野の輝度
Ｃ_t （φ），Ｓ₀ （φ），Ｓ₁ （φ）：関数
ｎ：定数
【００５３】
色度算出処理８０１で得られた知覚基準白色の色度値ｘ_w ，ｙ_w と輝度算出処理８０２で得られた知覚基準白色の色度値Ｙ_w をｘｙＹ→ＸＹＺ変換処理８０３によってＸＹＺに変換され、知覚基準白色情報（Ｘ_w Ｙ_w Ｚ_w ）として順応変換処理に出力される。
【００５４】
式２・式３より算出された知覚基準白色情報（Ｘ_w Ｙ_w Ｚ_w ）と、センサーなどから得られた観察光源情報（Ｘ_wk Ｙ_wkＺ_wk）をもとに光源変換されたデータＸ２Ｙ２Ｚ２を、式１を再度用いて変換し、最終的にモニターに表示する、色のモードも考慮して変換されたデータＸ３Ｙ３Ｚ３を得る。
【００５５】
具体的には、観察光源情報（Ｘ_wkＹ_wkＺ_wk）を試験光の三刺激値として、また、式２・式３より算出されたモニターの知覚基準白色（Ｘ_w Ｙ_w Ｚ_w ）を基準光の三刺激値として式１に代入することにより、観察光源のみならず、色のモードの違いも補正されたデータが得られる。
【００５６】
結局、両者の知覚基準となる観察光源の輝度値と、知覚基準白色の輝度値が図２のような関係を満たしており、式１において、画像中のすべての色はこの基準データの比を用いて変換されるため、ある色の物体色の入力データ（Ｘ１Ｙ１Ｚ１）と変換後の光源色の出力データ（Ｘ３Ｙ３Ｚ３）を比較してみると、観察光源の輝度（Ｙ_wk）と知覚基準の白の輝度（Ｙ_w ）だけでなく、物体色と光源色の輝度（Ｙ２、Ｙ３）も、図２のような関係を満たしている。
【００５７】
このように観察光源と色のモードの違いを補正したＸ３Ｙ３Ｚ３をモニター出力信号に変換するため、ＸＹＺ→ＲＧＢ変換処理７０２において、モニター色特性の格納されたモニタープロファイルをもとにＲ２Ｇ２Ｂ２に変換される。
【００５８】
変換された色信号をもとにモニター出力した画像と、スキャナーで読み取った原稿とを比較すると、光源色と物体色といった色のモードが異なる場合においても、人間が等色していると感じることが出来る画像を作成できる。
【００５９】
本実施形態は、知覚基準白色の輝度値及び色度値を各々観察光源から受ける影響に応じて異なる処理によって算出する。よって、知覚基準白色を高精度に算出することができ、光源色・物体色間の色順応変換処理を良好に行うことができる。
【００６０】
また、色順応変換処理を、入出力デバイスに非依存である画像データに対して行うので、スキャナープロファイル及びモニタープロファイルに応じたカラーマッチング処理（ＲＧＢ→ＸＹＺ変換処理、ＸＹＺ←ＲＧＢ変換処理）と色順応変換処理の整合を良好に行うことができる。
【００６１】
（変形例）
実施形態１とは異なり、印刷物の観察光源とモニターの観察光源が異なる光源であった場合でも、上記の式３より知覚基準白色の輝度を算出することができ、この輝度は図２と同じ関係を満たしていることに変わりはない。その場合は、式２・式３を用いるモニター知覚基準白色の算出時にはモニター観察光源情報を、式１を用いる画像変換時には印刷物の観察光源情報を代入することで、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
ここでは、光源色と物体色の輝度の関係をハウプナーの輝度対数感度の関係を用いたが、その他輝度対比関数と示した式やそれ以外でも、物体色の輝度を横軸とし光源色の輝度を縦軸とする座標面上で、単調増加で上に凸な曲線で示される関係を満たしているものであれば、いずれも適用が可能である。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は複数の機器（たとえばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムに適用しても一つの機器（たとえば複写機、ファクシミリ装置）からなる装置に適用してもよい。
【００６４】
また前述した実施形態の機能を実現する様に各種デバイスを動作させる様に該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに、前記実施形態機能を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）を格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも本願発明の範疇に含まれる。
【００６５】
またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成する。
【００６６】
かかるプログラムコードを格納する記憶媒体としては例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることが出来る。
【００６７】
またコンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【００６８】
更に供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能格納ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれることは言うまでもない。
【００６９】
また、ある観察光源情報、スキャナープロファイル、モニタープロファイルに応じた画像変換処理を行うテーブルを複数予め用意しておき、任意のテーブルを選択し、選択されたテーブルを用いて画像変換処理を行っても構わない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、知覚基準白色の色度と輝度を各々に適した異なる処理により求めているので、高精度に知覚基準白色を求めることができる。よって、光源色・物体色間における等色を高精度に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１におけるシステムの概要を示す図である。
【図２】等色する際の物体色と光源色の輝度の関係を示した図である。
【図３】知覚基準の白を算出する際の色度の関係を示した図である。
【図４】実施形態１のデータの流れを示した物を示す図である。
【図５】画像変換処理について、詳しく示した図である。
【図６】知覚基準白色算出処理について詳しく示した図である。
【図７】輝度対比感度の実験条件を示した図である。

Claims

物体色で示される入力画像と光源色で示される出力画像が視覚等色するように画像処理を行う画像処理方法であって、
前記出力画像の観察光源に関する情報を入力し、
前記出力画像の観察光源の色度と出力デバイスの白色の色度とに基づき、知覚基準白の色度を求め、
前記観察光源の輝度を横軸、前記知覚基準白の輝度を縦軸とする座標面上において単調増加で上に凸になる曲線で示される関係に基づく変換処理を、前記出力画像の観察光源の輝度に対して行うことにより、前記知覚基準白の輝度を求め、
前記入力画像を示す入力画像データに対して、入力色変換条件を用いた色変換処理を行い、
前記色変換処理された画像データに対して、前記入力色変換条件が基づく光源情報と前記入力画像の観察光源情報とに応じた光源変換処理を行い、
前記光源変換処理された画像データに対して、前記知覚基準白の色度および輝度に基づく順応変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
前記知覚基準白の色度は、前記出力画像の観察光源の色度に応じた順応比率に基づき、前記出力画像の観察光源の白度と前記出力デバイスの白色の色度とを重み付け処理することを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
前記入力画像の観察光源および前記出力画像の観察光源は同一であることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
物体色で示される入力画像と光源色で示される出力画像が視覚等色するように画像処理を行う画像処理装置であって、
前記出力画像の観察光源に関する情報を入力する入力手段と、
前記出力画像の観察光源の色度と出力デバイスの白色の色度とに基づき、知覚基準白の色度を求める手段と、
前記観察光源の輝度を横軸、前記知覚基準白の輝度を縦軸とする座標面上において単調増加で上に凸になる曲線で示される関係に基づく変換処理を、前記出力画像の観察光源の輝度に対して行うことにより、前記知覚基準白の輝度を求める手段と、
前記入力画像を示す入力画像データに対して、入力色変換条件を用いた色変換処理を行う色変換処理手段と、
前記色変換処理された画像データに対して、前記入力色変換条件が基づく光源情報と前記入力画像の観察光源情報とに応じた光源変換処理を行う光源変換処理手段と、
前記光源変換処理された画像データに対して、前記知覚基準白の色度および輝度に基づく順応変換処理を行う順応変換処理手段とを有することを特徴とする画像処理装置。