JP3967131B2

JP3967131B2 - 画像データの補正方法及び補正装置

Info

Publication number: JP3967131B2
Application number: JP2001401630A
Authority: JP
Inventors: 徳政有賀; 浩基梅澤
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003198869A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像データなど画像データの補正方法及び補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新聞紙など下地が灰色の原稿をスキャナで読み取ったり、経年変化した酸性紙などのように下地が黄ばんでいる原稿をスキャナで読み取ったりすると、下地に色がついた画像データが取り込まれる。このままの状態でこの画像データをプリンタで印刷すると、下地に色がついた状態で印刷が行われ、印刷品質が悪くなる。
【０００３】
このため、プリンタで印刷する前に画像データを補正する必要がある。この補正で一般的に使用されるのが、CIELAB色空間への変換計算を使用した補正である。この補正は、用紙の下地色をホワイトポイントとしてデバイス非依存の色空間であるＬａｂに変換し、これを出力して下地の色を取り除くようにしている。
具体的に述べると、スキャナで読込んだ画像データのＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換する。そして、ＸＹＺ値から下記式にてＬａｂ値を求める。
【０００４】

この色空間では、Ｌ^＊＝１００、ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０が白を表わす。
【０００５】
従って、ＸＹＺ値がそれぞれＸｎ，Ｙｎ，Ｚｎになると、Ｌ^＊＝１００、ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０となり、白を表わす。下地の不要な色を消すためには、Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎに下地のＸＹＺ値を使用すれば白にすることができる。
また、特開平５−２０７２８０号公報のものは、画像の明度によって下地を検出し補正を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前者のCIELAB色空間への変換計算を使用した補正においては、ホワイトポイントを代入する場合、全ての色がホワイトポイントの影響を受けるため、全体的に明度の上がった画像に変換され、鮮やかな色の出力ができなくなる可能性があった。
【０００７】
また、後者の公報のものは、最大彩度の明度が高いＹｅｌｌｏｗの彩度が無くなり、白になってしまう可能性があった。
本発明は、補正精度の向上を図ることができる画像データの補正方法及び補正装置を提供する。
【０００８】
【補正を解決するための手段】
本発明は、ＣＩＥＬＡＢ色空間上に基準座標を定めるとともに、この基準座標から一定な第１の距離で区画される第１の色空間領域、第１の距離と第１の距離より長い一定な第２の距離とで区画される第２の色空間領域、および第２の距離より長い距離を有する第３の色空間領域を定め、第１，第２及び第３の各色空間領域にそれぞれ異なる補正ルールを設定する。そして、入力された画像データのＣＩＥＬＡＢ色空間上の座標と基準座標との距離を求め、求めた距離がいずれの色空間領域に入るかを判定し、画像データを判定された色空間領域に設定されている補正ルールに基づいて補正することにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
この実施の形態は、図１に示すように、ホストコンピュータ１に専用もしくは汎用のインターフェースを使用してスキャナ２を接続している。
【００１０】
前記ホストコンピュータ１は、図２に示すように、制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置）１１、このＣＰＵ１１が各部を制御するための基本的なプログラムデータを格納したＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）１２、処理データを一時格納する各種メモリ等を設けたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１３、アプリケーション・ソフトウエアの格納や管理するデータの格納等を行うＨＤＤ（ハードディスク装置）１４、キーボード１５、ディスプレイ１６、前記スキャナ２とのインターフェース１７を備えている。これらはバスライン１８によって電気的に接続されている。
【００１１】
前記スキャナ２は、図３に示すように、制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置）２１、このＣＰＵ１１が各部を制御するためのプログラムデータを格納したＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）２２、処理データを一時格納する各種メモリ等を設けたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２３、原稿から文字や写真等を画像として読み込むＣＣＤセンサ２４、前記ホストコンピュータ１とのインターフェース２５を備えている。これらはバスライン２６によって電気的に接続されている。
前記ホストコンピュータ１のＣＰＵ１１は、ＨＤＤ１４に格納されているアプリケーション・ソフトウエアを起動して図４に示す画像読み込み処理を開始させるようになっている。
【００１２】
このときの画像読み込み処理は、先ず、ＳＴ１にて、スキャナ２へ読み込み命令を送信する。続いて、ＳＴ２にて、スキャナ２から画像データを受信し、ＳＴ３にて、受信した画像データを画像処理し、最後に、ＳＴ４にて、画像処理後の画像データをＨＤＤ１４に格納する。
【００１３】
前記スキャナ２は、図５に示すように、電源をオンすると、ＳＴ１１にて、前記ホストコンピュータ１からの読み込み命令の受信まで待機し、読み込み命令を受信すると、ＳＴ１２にて、ＣＣＤセンサ２４を駆動して原稿を読み取り、画像データを作成する。
続いて、ＳＴ１３にて、画像データのＬｏｇ変換処理を行ってＲＧＢ値を生成し、ＳＴ１４にて、ＲＧＢ値に変換された画像データをインターフェース２５からホストコンピュータ１に送信する。
【００１４】
前記ホストコンピュータ１において画像処理を行う画像処理部を機能ブロックで示すと図６に示す構成である。すなわち、この画像処理部は、第１の色空間変換手段３１、色変換手段３２、距離計算手段３３、下地レベル作成手段３４、領域判定手段３５、補正データ作成手段３６、補正データ合成手段３７、第２の色空間変換手段３８からなる。
【００１５】
この画像処理部は、スキャナ２から取り込んだＲＧＢ値の画像データを入力画像とし、この入力画像に対して前記第１の色空間変換手段３１により色の差の計算が行い易いようにＲＧＢ値をＬａｂ値に色空間変換を行う。この第１の色空間変換手段３１においては、入力された画像データを３次元ルックアップテーブルや３×３の行列式などを使用して色空間変換を行う。
【００１６】
前記第１の色空間変換手段３１により色空間変換された画像データを、次に前記色変換手段３２によってデバイス間の色の一致を目的とする希望する色に変換する。そして、変換した画像データをＲＡＭ１３に格納する。この色変換手段３２においては、色空間変換された画像データを３次元ルックアップテーブルや３×３の行列式などを使用して色変換を行う。
なお、前記第１の色空間変換手段３１による色空間変換と前記色変換手段３２による色変換をまとめて１回で変換することもできる。
【００１７】
次に、基準座標を基準白色座標とし、この座標の基準白色と色変換されＲＡＭ１３に格納された画像データとの色の差の距離計算を前記距離計算手段３３によって画素毎に行い、その結果の距離データをＲＡＭ１３に格納する。このときの距離計算は、Ｌａｂ３成分のそれぞれの差ΔＬ^＊，Δａ^＊，Δｂ^＊の二乗和の平方根として下記式で行う。すなわち、色差ΔＥは、
ΔＥ＝｛（ΔＬ^＊）^２＋（Δａ^＊）^２＋（Δｂ^＊）^２｝^１／２
となる。
【００１８】
なお、ΔＬ^＊は、画像データと基準白色のＬ^＊成分の差であり、Δａ^＊は、画像データと基準白色のａ^＊成分の差であり、Δｂ^＊は、画像データと基準白色のｂ^＊成分の差である。
なお、色差計算式はこれに限定するものではなく、他の計算式を使用してもよい。また、色空間変換は、Ｌａｂ値に限定するものではなく、ＸＹＺ、ＲＧＢ、ＣＭＹ、あるいは濃度ＤｒＤｇＤｂなどに変換することも可能である。
【００１９】
ＸＹＺの場合の色差ΔＥは、
ΔＥ＝｛（ΔＸ）^２＋（ΔＹ）^２＋（ΔＺ）^２｝^１／２
となり、ＲＧＢの場合の色差ΔＥは、
ΔＥ＝｛（ΔＲ）^２＋（ΔＧ）^２＋（ΔＧ）^２｝^１／２
となり、ＣＭＹの場合の色差ΔＥは、
ΔＥ＝｛（ΔＣ）^２＋（ΔＭ）^２＋（ΔＹ）^２｝^１／２
となり、ＤｒＤｇＤｂの場合の色差ΔＥは、
ΔＥ＝｛（ΔＤｒ）^２＋（ΔＤｇ）^２＋（ΔＤｂ）^２｝^１／２
となる。
【００２０】
次に、前記下地レベル作成手段３４は、ＲＡＭ１３に格納された全ての画像データの距離計算結果と基準白色との色差の距離毎にヒストグラムを生成し、一定の閾値の距離を下地レベルΔＥth2としてＲＡＭ１３に格納する。なお、一定の閾値としては、ヒストグラムの最大値を使用する。但し、下地にはばらつきがあるため最大値の距離よりも若干大き目の数値を下地レベルとして使用することもある。なお、下地レベルΔＥth2は予め設定しておいてもよい。
【００２１】
次に、前記領域判定手段３５は、前記色変換手段３２により色変換されてＲＡＭ１３に格納された画像データを入力として、前記距離計算手段３３が算出しＲＡＭ１３に格納された各画素の距離データΔＥと、前記下地レベル作成手段３４が作成しＲＡＭ１３に格納された下地レベルΔＥth2と、予め設定した不変レベルΔＥth1とから、各画素がどの領域に入るかを判定する。
【００２２】
なお、不変レベルとは、色空間での距離で表わされた値であり、この値よりも外側に位置する色は変換しないことを設定するための境界のレベルである。この不変レベルの設定は、予め測定された入力画像の、原色の最大濃度の色と基準白色の距離を計算した値を使用して行う。
【００２３】
このようにここでは、不変レベルの設定に入力画像の、原色の最大濃度の色を使用しているが必ずしもこれに限定するものではなく、入力画像の、原色の最大彩度の色を使用してもよい。
前記領域判定手段３５が判定した結果を前記補正データ作成手段３６に供給している。
【００２４】
前記補正データ作成手段３６は、判定結果に基づいて補正データを作成する。すなわち、図７は補正データ計算における下地レベルΔＥth2と不変レベルΔＥth1との関係を示すグラフである。画素の基準白色座標Ａからの距離データΔＥが不変レベルΔＥth1よりも大きければ補正データを作成せず、その画像データの補正を行わないよう補正ルールが設定されている。従って、色は変化しないことになる。
【００２５】
また、画素の距離データΔＥが下地レベルΔＥth2よりも小さければその画素を下地として認識し、所望する基準白色に変換するための補正データを作成するよう補正ルールが設定されている。さらに、画素の距離データΔＥが不変レベルΔＥth1と下地レベルΔＥth2との間にあるときには、距離データΔＥの値に応じて所望する基準白色に近づけるための補正データを作成するよう補正ルールが設定されている。
具体的には、下記式で示すような補正計算を行う。
【００２６】

但し、Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊は入力Ｌａｂ値、Ｌ^＊′、ａ^＊′、ｂ^＊′は補正Ｌａｂ値、Ｌ^＊ _ＷＰ、ａ^＊ _ＷＰ、ｂ^＊ _ＷＰは基準白色のＬａｂ値である。
【００２７】
前記補正データ作成手段３６で作成した補正データは前記補正データ合成手段３７に供給される。
前記補正データ合成手段３７は、前記補正データ作成手段３６で作成された補正データと前記色変換手段３２で色変換された画像データを合成して前記ＲＡＭ１３に格納する。各画素の合成は下記式に従って行う。
【００２８】
Ｌ^＊″＝Ｌ^＊＋Ｌ^＊′
ａ^＊″＝ａ^＊＋ａ^＊′
ｂ^＊″＝ｂ^＊＋ｂ^＊′
但し、Ｌ^＊″、ａ^＊″、ｂ^＊″は出力Ｌａｂ値である。
【００２９】
なお、前記補正データ作成手段３６及び補正データ合成手段３７は上記計算式からも分かるように一つの手段として構成することもできる。
前記第２の色空間変換手段３８は、前記補正データ合成手段３７からのＬａｂ値をＲＧＢ値に変換しＲＡＭ１３に格納する。なお、変換する色空間はＲＧＢに限らず所望の色空間に変換することも可能である。
【００３０】
このように、Ｌａｂ色空間上の基準座標を基準白色座標Ａとし、この色空間を基準白色座標Ａからの距離で表わされる不変レベルΔＥth1及び下地レベルΔＥth2で区切って複数の領域を形成し、入力画像データと基準白色座標Ａとの距離である色差ΔＥを算出し、その色差ΔＥがどの領域に入っているかを判断する。そして、色差ΔＥが下地レベルΔＥth2よりも小さければ下地と認識して基準白色点データに変更するための補正データを作成する。また、色差ΔＥが不変レベルΔＥth1と下地レベルΔＥth2との間にあるときには、その色差ΔＥの値に応じて基準白色点に近づける変換を行うための補正データを作成する。また、色差ΔＥが不変レベルΔＥth1よりも大きければ補正データを作成せず補正は行わない。
【００３１】
従って、Ｙｅｌｌｏｗなどの高彩度高明度色の色は不変レベルΔＥth1よりも大きい領域に入るので、白に補正されることはなく、色の再現性が確保される。これにより、補正精度の向上を図ることができる。
【００３２】
また、基準白色点以上であり、下地レベルΔＥth2より小さい領域、下地レベルΔＥth2以上であり、不変レベルΔＥth1以下の領域、不変レベルΔＥth1を越える領域の３つの領域を設定してそれぞれの領域に異なる補正ルールを設定しているので、領域毎の変換が線形変換であったとしても、全体的な処理では擬似的な非線型の変換を行うことができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
この実施の形態は、ホストコンピュータ１における画像処理部の他の実施の形態を示すものである。なお、前述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３４】
この画像処理部は、図８に示すように、第１の色空間変換手段３１、色変換手段３２、第２の色空間変換手段３８、距離計算手段３９、下地レベル作成手段３４、領域判定手段３５、補正データ作成手段３６、補正データ合成手段３７、第１、第２の３次元ルックアップテーブル４０，４１からなる。
【００３５】
前記第１の色空間変換手段３１は、スキャナ２から取り込んだＲＧＢ値の画像データを色の差の計算が行い易いようにＲＧＢ値をＬａｂ値に色空間変換を行ってＲＡＭ１３に格納する。前記距離計算手段３９は、前記第１の３次元ルックアップテーブル４０の格子点データを使用して距離計算を行う。そして、結果の距離データをＲＡＭ１３に格納する。
【００３６】
前記下地レベル作成手段３４は、下地レベルΔＥth2を作成してＲＡＭ１３に格納する。前記領域判定手段３５は、ＲＡＭ１３に格納された距離データΔＥと、ＲＡＭ１３に格納された下地レベルΔＥth2と、予め設定した不変レベルΔＥth1とから、各画素がどの領域に入るかを判定する。
【００３７】
前記補正データ作成手段３６は、判定結果に基づいて前記第１の３次元ルックアップテーブル４０の格子点データ毎に補正データを作成し、前記補正データ合成手段３７は、作成された補正データと前記第１の３次元ルックアップテーブル４０の格子点データを合成し、その合成結果を前記第２の３次元ルックアップテーブル４１に格納する。
【００３８】
前記色変換手段３２は、前記第２の３次元ルックアップテーブル４１を使用して第１の色空間変換手段３１からの画像データを色変換する。そして、この色変換した画像データを前記第２の色空間変換手段３８に供給している。前記第２の色空間変換手段３８は、色変換手段３２で色変換したＬａｂ値をＲＧＢ値に変換しＲＡＭ１３に格納する。
【００３９】
このような構成においては、基準白色を決めて第２の３次元ルックアップテーブル４１のデータを設定する処理を事前に行うことが可能になる。
従って、実際にスキャナ２から取り込んだＲＧＢ値の画像データをＬａｂ値に色空間変換を行ってＲＡＭ１３に格納した後は、色変換手段３２が直ぐに第２の３次元ルックアップテーブル４１のデータを使用して色変換処理を行うことができる。
【００４０】
すなわち、距離計算手段３９による距離の算出、補正データ作成手段３６による補正データの作成、補正データ合成手段３７による補正データの合成の各処理はこの時点では行う必要はない。
従って、処理速度を高めることができ、処理の高速化を図ることができる。
【００４１】
なお、この実施の形態においてもＹｅｌｌｏｗなどの高彩度高明度色の色は不変レベルΔＥth1よりも大きい領域に入るので、白に補正されることはなく、色の再現性が確保される。これにより、補正精度の向上を図ることができる。また、３つの領域を設定しているので、領域毎の変換が線形変換であったとしても、全体的な処理では擬似的な非線型の変換を行うことができる。
【００４２】
なお、第１の３次元ルックアップテーブル４０と第１の色空間変換手段３１が色空間変換に使用する３次元ルックアップテーブルを合成し、１つの３次元ルックアップテーブルで色空間変換と色変換処理を１回で行うことも可能である。
【００４３】
なお、前述した各実施の形態は、基準座標を基準白色座標とした場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではない。
例えば、基準座標を、複数の被験者から得られた、好ましい肌色の座標点とし、それを基準肌色座標点に設定する。そして、この基準肌色座標点から予め決められた一定の色差にある入力画像データを基準肌色座標点に変換する補正を行い、また、不変レベルを設定し、この不変レベルよりも大きな領域では色補正を行わないようにする。
【００４４】
このように設定して、ポートレート写真などの人の肌色を含む画像データを入力した時、基準肌色点に対する入力画像の肌色が一定色差内であれば人間が感じる好ましい肌色になり、それ以上で、かつ不変レベル以下であれば好ましい肌色に近づくように色変換を行う。このような色変換を行うことで、見た目に好ましいと感じる肌色が得られることになる。
【００４５】
このように、基準座標として基準白色点のみでなく、基準肌色点等の希望の色を設定することができる。そして、希望色からの色差が同じ時には色相が違っていても同じ色変換処理を行うことができ、色相による変換の偏りが無い。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、補正精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す全体のブロック図。
【図２】同実施の形態におけるホストコンピュータの構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態におけるスキャナの構成を示すブロック図。
【図４】同実施の形態におけるホストコンピュータによるスキャナからの画像読み込み処理を示す流れ図。
【図５】同実施の形態におけるスキャナによる画像読み込み処理を示す流れ図。
【図６】同実施の形態におけるホストコンピュータの画像処理部の機能ブロック図。
【図７】同実施の形態における補正データ計算における下地レベルと不変レベルとの関係を示すグラフ。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるホストコンピュータの画像処理部の機能ブロック図。
【符号の説明】
１…ホストコンピュータ
２…スキャナ
１１，２１…ＣＰＵ
３１，３８…色空間変換手段
３２…色変換手段
３３…距離計算手段
３４…下地レベル作成手段
３５…領域判定手段
３６…補正データ作成手段
３７…補正データ合成手段

Claims

ＣＩＥＬＡＢ色空間上に基準座標を定め、前記基準座標から一定な第１の距離で区画される第１の色空間領域、前記第１の距離と前記第１の距離より長い一定な第２の距離とで区画される第２の色空間領域、および前記第２の距離より長い距離を有する第３の色空間領域を定め、前記第１，第２及び第３の各色空間領域にそれぞれ異なる補正ルールを設定し、
入力された画像データのＣＩＥＬＡＢ色空間上の座標と前記基準座標との距離を求め、求めた距離がいずれの色空間領域に入るかを判定し、前記画像データを判定された色空間領域に設定されている補正ルールに基づいて補正することを特徴とする画像データの補正方法。
ＣＩＥＬＡＢ色空間上に基準座標を定め、前記基準座標から一定な第１の距離で定まる第１の境界値及び前記第１の距離より長い一定な第２の距離で定まる第２の境界値を決定し、前記第１及び第２の境界値によって区画される複数の色空間領域にそれぞれ異なる補正ルールを設定し、
入力された画像データのＣＩＥＬＡＢ色空間上の座標と前記基準座標との距離を求め、求めた距離がいずれの色空間領域に入るかを判定し、前記画像データを判定された色空間領域に設定されている補正ルールに基づいて補正することを特徴とする画像データの補正方法。
基準座標を基準白色座標とし、原稿を読み取って得た画像データを前記入力された画像データとし、前記画像データのＣＩＥＬＡＢ色空間上の座標と前記基準白色座標との距離に基づいて前記第１の境界値を決定し、前記第１の境界値で区画された領域の内、前記基準白色座標に近い領域に対して、画像データを全て基準白色に変換する補正ルールを設定したことを特徴とする請求項２記載の画像データの補正方法。
基準座標を基準白色座標とし、前記基準白色座標と原色の最大濃度の入力画像データのＣＩＥＬＡＢ色空間上の座標との距離に基づいて前記第２の境界値を作成し、前記第２の境界値で区画された領域の内、前記基準白色座標との距離が離れる外側の領域に対して、画像データに補正を行わないという補正ルールを設定したことを特徴とする請求項２又は３記載の画像データの補正方法。
基準座標を基準白色座標とし、求めた距離が第１の色空間領域内である場合、前記画像データを全て基準白色に変換するという補正ルールを設定したことを特徴とする請求項１記載の画像データの補正方法。
基準座標を基準白色座標とし、求めた距離が第３の色空間領域内である場合、前記画像データに補正を行わないという補正ルールを設定したことを特徴とする請求項１記載の画像データの補正方法。
ＣＩＥＬＡＢ色空間上で色変換処理に使用する第１、第２の３次元ルックアップテーブルと、前記色空間上に定められた基準座標に対する前記第１の３次元ルックアップテーブルの各格子点までの距離を求める距離計算手段と、この距離計算手段で求めた距離が、前記基準座標から一定な第１の距離で区画される第１色空間領域、前記第１の距離と前記第１の距離より長い一定な第２の距離とで区画される第２色空間領域、および前記第２の距離より長い距離を有する第３色空間領域のどの領域に入るかを判定する領域判定手段と、前記各格子点の値を該格子点が入っている領域毎に設定されている補正ルールで補正する補正手段と、この補正手段で補正した値を前記第２の３次元ルックアップテーブルに格納する格納手段と、この格納手段により格納された各格子点の値を用いて入力画像データを変換する画像変換手段とを具備したこと特徴とする画像データの補正装置。
ＣＩＥＬＡＢ色空間上で色変換処理に使用する第１、第２の３次元ルックアップテーブルと、前記色空間上に定められた基準座標から一定な第１の距離で区画される第１色空間領域、前記第１の距離と前記第１の距離より長い一定な第２の距離とで区画される第２色空間領域、および前記第２の距離より長い距離を有する第３色空間領域を決定する領域決定手段と、前記基準座標に対する前記第１の３次元ルックアップテーブルの各格子点までの距離を求める距離計算手段と、この距離計算手段で求めた距離が前記第１，第２及び第３色空間領域のうちのどの領域に入るかを判定する領域判定手段と、前記各格子点の値を該格子点が入っている領域に設定されている補正ルールで補正する補正手段と、この補正手段で補正した値を前記第２の３次元ルックアップテーブルに格納する格納手段と、この格納手段により格納された各格子点の値を用いて入力画像データを変換する画像変換手段とを具備したこと特徴とする画像データの補正装置。