JP4669314B2 - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理方法および画像処理装置に関し、詳しくは、プロファイルを介した色変換において用いられる、デバイスに依存しない色空間の規定の仕方に関するものである。

近年、デジタルカメラやイメージスキャナ等のデジタル機器が普及し、デジタル画像を手軽に得ることができるようになって来ている。一方、フルカラーハードコピー技術も急速に発展している。特に、インクジェット方式による印刷は印刷画質が銀塩写真に匹敵するものとなりつつあり、広く用いられるようになって来ている。また、インターネット等のネットワークが広く普及し、多くのユーザーが様々なデバイスを接続することが可能な環境下にある。そして、このような入出力デバイスが多様である環境では、例えば、色再現範囲の広いモニタ上のカラー画像信号を色再現範囲のより狭いプリンタによってハードコピーする場合のように、色再現範囲が異なるデバイス間においてカラー画像データの入出力を行う場合が多い。

これに対し、異なるデバイス間で同じ色の色再現を行う技術として、「カラーマネージメントシステム（以下、単に「ＣＭＳ」とも言う）」が広く知られている。

図１は、このＣＭＳの一構成の概要を示す図であり、デバイスに依存しない色空間を用いたＣＭＳを示している。例えば、カメラやスキャナのような入力デバイスとプリンタやモニタなどの出力デバイスを接続する場合、図１に示す構成では、入力系の色信号から出力系の色信号への変換は、それぞれのプロファイル（各デバイスカラーとデバイス独立な色空間を結びつける変換式、もしくは上記変換を予めルックアップテーブル：ＬＵＴとして作成した変換テーブルを記述したもの）によるデバイス独立な色空間（例えば、ＣＩＥ−ＸＹＺ，ＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）を介在させて実現される。このようなシステムは、接続する入、出力デバイスが異なるシステムの交換を容易に行うことができるという利点を有している。

ところで、ＣＭＳにおいて各デバイスで色再現をする際に、入力デバイスで再現可能な色を出力デバイスで再現することができるようにするため、また、逆に、出力デバイスで再現可能な色を入力デバイスで再現できるようにするため、入、出力デバイス間で異なる色再現範囲の影響を吸収するガマットマッピングの技術が用いられる。

例えば、特許文献１には、色再現範囲が異なる入、出力デバイス間における一般的なガマットマッピングの手法が記載されている。すなわち、入力色空間を、デバイスに依存しない色空間である均等色空間に変換し、この空間の色のうち出力装置で再現できない色を、色差が最小となる方向へ圧縮する手法や、明度が一定な方向に彩度に応じて非線形圧縮する手法が記載されている。また、特許文献２に記載の方法は、入力色空間を、同様にデバイス独立な色空間である均等色空間やＨＶＣ色空間に変換し、この空間の色が出力先の色再現範囲の外であるか否かを判定し、この判定で、色再現範囲外の場合、その色を、明度と色相が同じで彩度が最大の値にマッピングするものである。

また、特許文献３では、入力色空間を、同様にデバイス独立のｓＲＧＢ色空間（ＩＥＣ ６１９６６−２−１）や、Ａｄｏｂｅ社が提唱する、ｓＲＧＢ色空間よりも広い色再現範囲のＡｄｏｂｅＲＧＢ色空間に変換し、このデバイス独立の色空間で、例えば、彩度を上げる補正や逆光補正などの色加工処理を施した後、出力デバイスに依存した色再現範囲に変換するガマットマッピングが記載されている。

このように、デバイス独立の色空間は、ガマットマッピングの対象となり、また、そこで彩度増大などの色加工処理が行われる（以下、このような色空間を「作業色空間」という）。

特開平６−２２５１３０号公報 特開平４−４００７２号公報 特開２００４−６４４６４号公報

しかしながら、従来の作業色空間は、基本的に、ガマットマッピングに際して圧縮などの写像以外でその形状が変更されることはない。このため、従来のガマットマッピングでは、以下に示すようないくつかの問題を生じることがある。

最初に、上記文献に記載されるデバイス独立の作業色空間は、例えば、ガマットマッピングによって写像される、出力デバイスの色再現範囲を総て包含しないことがある。その結果、そのデバイスが再現できる色を有効に用いることができないという問題がある。

図２は、この問題を説明する図であり、作業色空間としてのｓＲＧＢ色空間２０１と、インクジェットプリンタの色再現範囲２０２を示している。なお、同図において、色再現範囲２０１、２０２は、ＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊（ＣＩＥ１９７６）表色系の色空間で表したものである。

図２に示す例では、インクジェットプリンタの色再現範囲２０２は作業色空間２０１よりも斜線部の部分で広くなっている。このような場合、特許文献３のように、作業色空間上で補正処理を行うとき、斜線部で示したプリンタの色再現範囲を使うことができない。すなわち、この斜線部に属する色について補正処理をすることができない。また、特許文献１ないし３に記載のように圧縮写像を行うとき、作業色空間２０１を圧縮してもこの斜線部の色は写像先の色として存在しないものとなる。

このように、作業色空間が出力デバイスの色再現範囲を包含していない場合、ガマットマッピングはその作業色空間のまま圧縮写像するため、上記の斜線部の色のように圧縮されない色、つまり、ガマットマッピングで切り捨てられる色が生じることがある。この結果、出力デバイスの色再現範囲を総て有効に使用できないことになる。

次に、ガマットマッピングによって彩度や明度の反転を生じることがあるという問題がある。図３は、この問題を説明する図であり、ＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で表した作業色空間３０１とインクジェットプリンタの色再現範囲３０２の関係を示している。

図３において、点３０５は、作業色空間３０１における、ある原色の最大彩度点であり、点３０３は、ガマットマッピングの圧縮方向点である。一方、点３０４は、インクジェットプリンタの色再現範囲３０２において、点３０５と同じ色相の彩度最大点である。

作業色空間３０１の点３０５を、圧縮点３０３に向かい、かつ色相を維持したガマットマッピングを行うと、点３０５はプリンタの色再現範囲３０２の点３０６に圧縮される。そして、プリンタの色再現範囲３０２の最大彩度点３０４は、上記点３０６より彩度（ａ^＊、ｂ^＊）および明度（Ｌ^＊）が小さい位置にある。この場合、作業色空間上で規定される、例えば、白から最大彩度点３０５を通って黒に向かうようなグラデーション画像の色は、ガマットマッピングによってプリンタ色再現範囲３０２上の点３０６や最大彩度点３０４を通る、範囲３０２の最外郭の色（点）に写像されるが、最大彩度点３０５が、プリンタ色再現範囲３０２の彩度最大の色３０４に写像されず、最大彩度点３０５よりも彩度の低い色がプリンタ色再現範囲３０２の彩度最大の色３０４に写像される。このように、ガマットマッピングによって彩度の反転が起きてしまうという問題がある。また、同様にして明度や色相の反転が起きる場合もある。

なお、これに対し、作業色空間３０１の最大彩度点３０５がプリンタの色再現範囲３０２の最大彩度点３０４を通るように圧縮方向点を定めることも考慮できる。しかし、この場合には、プリンタの色再現範囲においてその最大彩度点を探すなどの処理が複雑となる。このため、その点を定める処理が比較的煩雑な処理となることから、この方法を直ちに採用することはできない。

以上のように、従来は作業色空間の形状をそのままにしてガマットマッピングを行うため、作業色空間上の特定の色と出力デバイスの色再現範囲の特定の色がガマットマッピングによって合致しないことがあり、これによって良好な色再現ができないことがある。

さらなる問題として、実在しない色情報を変換することによる問題がある。例えば、色空間変換（ガマットマッピング）は３次元ＬＵＴを用いて行なわれることが多い。この場合に、ＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系やＣＩＥ−ＸＹＺ表色系で表された色空間を作業色空間に用いると、それらの色空間の上の色が実在しない色であることがあるが、その色もＬＵＴに記載する必要がある。その結果、不必要な色の変換を含む結果、相対的にＬＵＴの精度低下を招くことがある。

本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、作業色空間の形状などに起因してガマットマッピングによって生じる、色再現にまつわる不都合を回避し良好な色再現を可能とする画像処理方法および画像処理装置を提供することにある。

そのために本発明では、画像処理方法において、画像信号入力部により入力された画像データを第一の色再現範囲の画像データに変換する第１の変換工程と、前記第一の色再現範囲内の画像データを、該画像データの色と色空間上の無彩色軸を結んだ線分上の色であって、プリンタの色再現範囲内の色の画像データに変換する処理として、前記第一の色再現範囲内の画像データを前記プリンタの色再現範囲である第二の色再現範囲内の画像データに変換する第２の変換工程とを有し、前記第一の色再現範囲は所定の色度図上で、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲を包含するような三原色の点の組み合わせにより定義される色再現範囲であり、前記第一の色再現範囲の原色の点を、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲の原色の点と前記無彩色軸を結んだ線分の延長線上に位置させることを特徴とする。

また、画像処理装置において、画像信号入力部により入力された画像データを第一の色再現範囲の画像データに変換する第１の変換手段と、前記第一の色再現範囲内の画像データを、該画像データの色と色空間上の無彩色軸を結んだ線分上の色であって、プリンタの色再現範囲内の色の画像データに変換する処理として、前記第一の色再現範囲内の画像データを前記プリンタの色再現範囲である第二の色再現範囲内の画像データに変換する第２の変換手段とを具え、前記第一の色再現範囲は所定の色度図上で、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲を包含するような三原色の点の組み合わせにより定義される色再現範囲であり、前記第一の色再現範囲の原色の点を、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲の原色の点と前記無彩色軸を結んだ線分の延長線上に位置させることを特徴とする。

以上の構成によれば、第一の色再現範囲を、当該第１色再現範囲をガマットマッピングして第二の色再現範囲に変換する場合に、前記第一の色再現範囲が所定の色度図上で、第二の色再現範囲を包含するような三原色の点の組み合わせにより定義されるので、作業色空間の第一の色再現範囲に対してガマットマッピングを行ったときに、第二の色再現範囲を持つ出力デバイスが再現できる色の一部を切り捨てることなく総ての色に写像することができる。これにより、プリンタの色再現範囲を総て有効に使うことが可能となる。

この結果、作業色空間の形状などに起因してガマットマッピングによって生じる、色再現にまつわる不都合を回避した良好な色再現が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図４は、本発明の画像処理装置の一実施形態に係るホストコンピュータの概略構成を示すブロック図である。図４において、ホストコンピュータ４００は、ワードプロセッサ、表計算、インターネットブラウザなどのアプリケーションソフトウェア４０１、オペレーティングシステム（ＯＳ）４０２、アプリケーションソフトウェア４０１からＯＳ４０２へ発行される各種描画命令群（イメージ描画命令、テキスト描画命令およびグラフィクス描画命令など）を描画処理して、プリンタ４０４で出力する画像を表した印刷データを作成するプリンタドライバ４０３、およびモニタ４０６に表示する画像データを作成するモニタドライバ４０５などのソフトウェアを有している。また、ホストコンピュータ４００は、これらソフトウェアを動作させるための各種ハードウェアとして、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４０７、ＣＰＵ４０８、ＲＡＭ４０９および、ＲＯＭ４１０などを備える。

なお、図４に示すより具体的な構成としては、Ｗｉｎｄｏｗｓ（マイクロソフト社の登録商標）をＯＳ４０２とし、印刷設定機能を有するアプリケーションソフトウェアをアプリケーション４０１としてインストールしたパーソナルコンピュータ４００が考えられる。さらに、プリンタ４０４としては例えばインクジェットプリンタや電子写真方式のプリンタを、モニタ４０６としてＣＲＴやＬＣＤなどをそれぞれ用いることができる。

以上の構成による印刷に関し、アプリケーションソフトウェア４０１によって、モニタ４０６に表示された画像における、文字などのテキストに分類されるテキストデータ、図形などのグラフィクスに分類されるグラフィックスデータ、写真画像などに分類されるイメージデータごとの画像データが作成される。そして、この画像を印刷する場合、アプリケーションソフトウェア４０１からＯＳ４０２に印刷要求が発行され、テキストデータ部分はテキスト描画命令、グラフィクスデータ部分はグラフィクス描画命令、イメージデータ部分はイメージ描画命令として構成される描画命令群がＯＳ４０２に送られる。ＯＳ４０２は、印刷要求を受け付けると、印刷を実行すべきプリンタに対応するプリンタドライバ４０３に描画命令群を渡す。

プリンタドライバ４０３は、ＯＳ４０２から入力される印刷要求および描画命令群を処理して、プリンタ４０４が印刷可能な印刷データを作成し、印刷データをプリンタ４０４に転送する。すなわち、プリンタ４０４がラスタプリンタである場合、プリンタドライバ４０３は、描画命令群に対して、順次、ＲＧＢ２４ビットのページメモリに画像をラスタライズする。すべての描画命令がラスタライズされた後、プリンタドライバ４０３は、ページメモリに格納されたＲＧＢデータについて、図５にて後述する画像処理を行い、プリンタ４０４が印刷可能なデータ形式、例えばＣＭＹＫデータに変換し、ＣＭＹＫデータをプリンタ４０４に転送する。

また、図９、図１３にて後述する作業色空間の規定ないし作成およびそれを用いたガマットマッピングを実現する変換構成もしくはＬＵＴの作成は、図４に示したようなコンピュータによって行われてもよく、あるいはプロファイルとして予め作成されたものであってもよい。

図５は、プリンタドライバ４０３が行う画像処理を示すブロック図である。

図５において、画像信号入力部５０１にＲＧＢの画像データが入力される。色空間変換・加工部５０２は、この入力した画像データに対して、図６でその詳細が後述される、入力データを規定する入力デバイスの色空間から、出力デバイスであるプリンタ４０４の色再現範囲へ写像するガマットマッピング（色空間変換）や色加工処理を行う。次に、色分解処理部５０３は、色空間変換や加工がなされたＲＧＢ画像データについて、プリンタ４０４で用いるインクの信号であるＣＭＹＫの画像データに色分解する。そして、階調補正部５０４は、階調補正および量子化処理を行ってドットデータを生成し、画像出力部５０５は、この各色インクに対応したＣＭＹＫのドットデータを、所定のタイミングでプリンタ４０４へ出力する。

なお、色分解処理部５０３による色分解は、インクジェット方式のプリンタ４０４における、形成するインクドットの粒状感や記録媒体が単位時間、単位面積当りで受容可能な総インク液滴量、さらには色味、階調の連続性などを考慮したものとなる。すなわち、これらの条件を考慮した色分解が行われて適切なＣＭＹＫの組み合わせを出力するように色分解テーブルが予め設定されている。この色分解変換テーブルを介してプリンタの色処理を操作することにより、プリンタを、単にＲＧＢデータを処理するＲＧＢデバイスとして扱うことができる。ここでは、このときのＲＧＢデータが作る色空間をプリンタＲＧＢ色空間と呼ぶ。

図６は、図５に示した色空間変換・加工部５０２の処理の詳細を示すブロック図である。

図６において、画像信号入力部５０１よりＲＧＢ入力画像データが入力される。ここで、入力画像データを規定する色空間６０４としては、ｓＲＧＢ色空間やＡｄｏｂｅＲＧＢ色空間などがあり、以下では、これらをｘＲＧＢ色空間と称する。第１色空間変換部６０１は、このｘＲＧＢ色空間の画像データをＲＧＢで規定される作業色空間６０５の画像データに変換する。次に、色加工処理部６０２は、作業色空間６０５上の画像データに対して、例えば、彩度を上げるといった色補正ないし色加工処理を行う。そして、第２色空間変換部６０３は、この色加工後のＲＧＢ作業色空間６０６上の画像データを、プリンタ４０４の色再現範囲であるプリンタＲＧＢ色空間６０７の画像データに変換する。なお、以上の第１および第２色空間変換部による変換は、具体的には、それぞれルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用い、これに補間演算を併用して行う。

上述の構成において、作業色空間６０５、６０６は、図９以降で後述されるように、プリンタ４０４の色再現範囲の色を総て含むように規定され、また、ガマットマッピングに際して作業色空間の特定の色がそれに対応するプリンタ４０４の色再現範囲の特定の色に変換されるように、作業色空間の形状ないし範囲が規定されたものである。

以下、本発明の一実施形態に係る作業色空間の基本的な規定の仕方について説明する。図９以降で説明する本発明の各実施形態では、この規定の仕方（定義方法）を用いて作業色空間を規定する。

図７は、定義方法の基本的な処理を示すフローチャートである。本実施形態のように作業色空間をＲＧＢ色空間として規定する場合、このＲＧＢ色空間をデバイス独立の色空間として扱うべく、デバイスに依存しない色空間に対応付けて規定する。このことから、本実施形態では、ＲＧＢ色空間をデバイス独立の三刺激値空間（ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系）に線形変換する標準変換行列Ｋ_Ｓを定めることにより、デバイス独立な作業色空間としてＲＧＢ色空間を規定する。また、このようなＸＹＺ表色系色空間に対応付けることにより、このデバイス独立の色空間上で作業色空間を規定することができ、その処理が容易になる。そして、図６に示す第１色空間変換部６０１では、ｘＲＧＢ色空間６０４が、以下で説明するように標準変換行列Ｋ_Ｓを用いＸＹＺ表色系に対応付けて規定されたＲＧＢ作業色空間６０５に写像（マッピング）されることになる。

ＲＧＢ色空間からＣＩＥ−ＸＹＺ表色系の色空間に変換する標準変換行列Ｋ_Ｓを

とおくと、ＲＧＢ色空間からＸＹＺ色空間への写像は、以下の式（１．１）で表される。この式で、ｉ、ｊは１〜３の自然数である。

標準変換行列Ｋ_Ｓの３×３の９個の要素を定めるには、それと同数の独立した条件が必要である。そこで、図７のステップ７０１では、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）について赤（１、０、０）、緑（０、１、０）、青（０、０、１）と、（ｘ，ｙ）色度座標系で、赤（ｘ_Ｒ，ｙ_Ｒ，ｚ_Ｒ），緑（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ，ｚ_Ｇ），青（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ，ｚ_Ｂ）の三原色の座標を以下の関係による（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で指定し、式（１．１）に与える。図８は、ＸＹＺ表色系における（ｘ，ｙ）色度座標系で、赤（ｘ_Ｒ，ｙ_Ｒ，ｚ_Ｒ），緑（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ，ｚ_Ｇ），青（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ，ｚ_Ｂ）の三原色の座標を指定した状態を示している。この指定によって、６つの条件が得られる（式（１．１３）；ｚはｘ、ｙに従属）。

次に、図７のステップ７０２で、標準光源の条件を与え、この光源によって白色を定義する。例えば、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系における視野角２°の等色関数をそれぞれ

とし、標準光源の分光反射特性をＳ（λ）とすると、光源の三刺激値Ｘn、Ｙn、Ｚnは、以下の式（１．２）、（１．３）、（１．４）で表すことができる。

ここで、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系から（ｘ，ｙ）色度座標系への変換は、以下の式（１．５）、（１．６）、（１．７）により行ことができる。

また、一般に以下の式（１．８）、（１・９）の関係を持つ。

これらの式を用いて、標準光源の三刺激値を（ｘ，ｙ）色度座標系の値に変換する。この色は、完全拡散反射面をこの照明で照明した時の色（光源の色）に等しい。

以上において、ｚは、ｘ、ｙに従属であるため、条件は８つとなる。
そこで、例えば白色の輝度レベルＹnを指定して１つの条件を加え、合計９つの条件で変換行列の要素を決定することができる。

以上の条件について、式（１．１）の関係式に、赤、緑、青およびそれに対する三刺激値（Ｘ_Ｒ，Ｘ_Ｇ，Ｘ_Ｂ・・・と書く）を組み込むと、以下の式（１．１３）となる。

また、式（１．１０）〜（１．１２）に基づく白の三刺激値を組み込むと、以下の式（１．１４）のように記述できる。

式（１．１３）に式（１．９）の関係を用いて、Ｘ、ＺをＹで表し、整理すると、

となり、さらに式（１．１４）は、次のようになる。

そして、式（１．１５）と式（１．１６）から、標準変換行列を消去して整理すると、次式のように表すことができる。

この式（１．１７）より、Ｙ_Ｒ、Ｙ_Ｇ、Ｙ_Ｂを算出し、式（１．１５）に代入すると、白色の輝度レベルＹ_ｎを指定したことにより、最終的にステップ７０３において、標準変換行列を一意に求めることができる。

以上説明したように、ＲＧＢ作業色空間を規定する際、デバイス独立のＸＹＺ表色系色空間を介して作業色空間を規定する。換言すれば、ＸＹＺ表色系色空間で作業色空間を規定するとともにその色空間をＲＧＢ色空間に対応付ける関係を記述した標準変換行列を求めることによってＲＧＢの作業色空間を規定する。

以上説明した基本的な作業色空間の定義方法を用いて規定される、ガマットマッピングに起因した色再現上の不都合などを防止できる作業色空間のいくつかの実施形態を以下に説明する。

＜第１実施形態＞
図９は、本発明の第１の実施形態に係る作業色空間の規定処理を示すフローチャートである。

図９において、先ず、ステップ９０１で、出力デバイスであるプリンタ４０４の色再現範囲を包含するように、赤、緑、青の三原色の色をＸＹＺ表色系の（ｘ，ｙ）色度図上で指定する。

図１０は、（ｘ，ｙ）色度図において可視光領域の境界を示すスペクトル軌跡１００１とプリンタ４０４の色再現範囲１００２を示す図である。ここで、馬蹄形で描かれた領域１００１より内側の領域が可視光領域である。図１０において、破線１００３は、プリンタ４０４の色再現範囲１００２の外郭をスプライン曲線のような回帰曲線を用いて滑らかにつないだ線である。この回帰曲線１００３上で、以下の条件（１）〜（３）に合う３点を探しそれらの点を直線で結ぶ。これらの直線で結んで３角形１００４が形成される。
（１）ｘ値が最大になる点
（２）ｙ値が最大になる点
（３）ｘ値、ｙ値ともに最小になる点
ここで、図１０に示すように、プリンタの色再現範囲はその特性上、赤領域でスペクトル軌跡に近い位置に分布されている。そこで、本実施形態は、赤領域を基準として三原色の点を指定する。

図１１に示すように、上記で得た三角形１００４上の点のうち、（１）を満たす点をｘ軸に平行移動し、スペクトル軌跡１００１との交点１１０１を得る。この点１１０１を三原色の赤の点に指定する。

次に、点１１０１から（２）を満たす点に直線１１０２を引く。さらに、同様に、点１１０１から（３）を満たす点に直線１１０３を引く。そして、直線１１０２とスペクトル軌跡１００１の交点１１０４を緑の点に指定する。また、直線１１０３とスペクトル軌跡１００１の交点１１０５を青の点に指定する。

しかし、この時点では、赤の点１１０１、緑の点１１０４および青の点１１０５で作る三角形が、プリンタ４０４の色再現範囲の外郭（破線１００３）よりも内側に入っている。そこで、現時点での緑の点１１０４を始点としてスペクトル軌跡上で移動させ、三原色で作られる三角形がプリンタ４０４の色再現範囲（破線１００３）の内側に入らず、かつ、スペクトル軌跡１００１からはみ出さない点を探す。また、同様の操作を青の点１１０５においても適応する。ここで、プリンタの色再現範囲とスペクトル軌跡における内外判定処理は、幾何学的な手法を使い求められる。

さらに、赤の点１１０１と移動した点１１０４および点１１０５をそれぞれ直線で結び、これにより得られる三角形の面積が最小となるように、点１１０４の位置を可視光領域の白点１１０６に向かい移動させる。同様の処理を点１１０５、さらには基準とした赤の点１１０１に適応させ、求められた赤、緑、青の三点を三原色の点の最適解とする。以上の処理により得た、最適な三原色の点が図１２に模式的に示され、これらの赤、緑、青の三点が図７で説明したステップ７０１で指定する三原色となる。

なお、三原色の規定の仕方は、上述の方法に限定されないことはもちろんである。

次に、ステップ９０２において、作業色空間の標準光源を定め、白点とその輝度を指定する。本実施形態では、出力デバイスはインクジェットプリンタであるため、印刷物の標準的な観察光源であるＤ５０の白点を設定する。また、輝度は１とする。これらの白点と輝度レベルが図７で説明したステップ７０２で指定する白色および輝度レベルとなる。

ステップ９０３では、ステップ９０１、ステップ９０２にて得られた条件をもとに、基準となる標準変換行列を算出する。これによって得られた標準変換行列を基準変換行列Ｍ０を、式（１．１）に代入し、逆算することにより、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系に対応付けられたＲＧＢの基準作業色空間Ｗ０（図６の作業色空間６０５）を得ることができる。

図６に示す第１色空間変換部６０１は、入力するｘＲＧＢの画像データを、上記のように得られた作業色空間Ｗ０上の画像データに変換することになる。そして、色加工処理部６０２は、変換された画像でデータに対して、彩度を上げる補正や逆光補正を施す。これによって得られた作業色空間６０６が、第２色空間変換部６０３によるガマットマッピングの対象となる。

なお、色加工処理部６０２による色加工によって、図９に示す処理で得られた作業色空間６０５の形状、すなわち、上述のようにプリンタの色再現範囲を総て含むように規定された形状が変化しないことはもちろんである。これにより、色加工後の作業色空間６０６に対してガマットマッピングを施しても、それに起因して、プリンタの色再現範囲の色で使用しない色や実際にない色が写像されるといった色再現上の不都合が生じることを防止できる。

また、本発明を適用する上で、作業色空間に対して色加工処理部６０２による色加工処理を施すことは必ずしも必要でないことは明らかである。すなわち、ガマットマッピングの対象である作業色空間がプリンタの色再現範囲を総て含むように規定された形状とされていればよく、作業色空間６０５が色加工処理部６０２の処理を経ずに直接、第２色空間変換部６０３によるガマットマッピングの対象となってもよい。

上説明したように、本実施形態によれば、作業色空間をプリンタの色再現範囲の色を総て含むように広くすることができる。これにより、この作業色空間に対して圧縮写像のガマットマッピングを行ったときに、プリンタが再現できる色の一部を切り捨てることなく総ての色に写像することができる。その結果、プリンタの色再現範囲を総て有効に使うことが可能となる。また、作業色空間に用いる色空間を直接にはＲＧＢ色空間としていることから、その写像を行うためのＬＵＴには実在する色を記述することができ、実在しない色を記述する場合のようなＬＵＴの精度の低下を招くことはない。

＜第２実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、上記第１実施形態で説明した、作業色空間をプリンタの色再現範囲を総て含むように規定することに加え、ガマットマッピングによって彩度や明度の反転が生じないように作業色空間を規定するものである。

図１３は、本実施形態の作業色空間を規定する処理を示すフローチャートである。

図１３に示すステップ１３０１〜１３０３までは、第１実施形態で説明した処理と同様なので、その説明を省略する。

ステップ１３０４では、ステップ１３０３で算出された基準作業色空間Ｗ０の形状を変更もしくは整えるかを判断する。形状を変更しないと判断したときは本処理を終了する。すなわち、ステップ１３０１〜１３０３の処理によって作業色空間を広げる処理だけでよい場合は本処理を終了する。

作業色空間の形状を変更すると判断したときは、ステップ１３０５において、ステップ１３０３で算出された基準作業色空間Ｗ０を、ＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の作業色空間Ｗ０_Ｌａｂに変換する。この変換は、ＸＹＺ表色系を介してＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系との間に定められる変換関係に基づいて行われる。

次に、ステップ１３０６で、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の基準作業色空間Ｗ０_Ｌａｂ上の原色の点（例えば、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエロー：ぞれぞれの点をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙとする）をガマットマッピングに適した位置に移動させる。すなわち、作業色空間Ｗ０_Ｌａｂ上の原色の点がプリンタ色再現域の対応する原色の点に写像されるように、予め作業色空間Ｗ０_Ｌａｂ上の原色の点を移動させる。

図１４は、基準作業色空間１４０１（Ｗ０_Ｌａｂ）とプリンタ４０４の色再現範囲１４０２をＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊座標系に示す図である。

図１４において、点１４０３はガマットマッピングの圧縮の収束点を示している。すなわち、本実施形態では、点１４０３に向かい、色相を維持して圧縮するガマットマッピングを行う。また、点１４０５および点１４０７はプリンタ４０４の色再現範囲１４０２における、上記の原色のうち、ある２つの原色の点を示しており、一方、点１４０４および点１４０６は基準作業色空間１４０１における同じ原色の点を示している。

このような作業色空間とプリンタ色再現範囲との関係において、作業色空間１４０１の原色の点１４０４および点１４０６を点１４０８および点１４０９にそれぞれ移動させる。具体的には、ガマットマッピングによる写像の収束点１４０３と、プリンタ色再現範囲１４０２における原色の点を結ぶ直線上に、作業色空間上の原色の点が乗るように移動させる。図１５は、この移動後の作業色空間１５０１とプリンタ色再現範囲１４０２との関係を示す図である。以上のような原色の点の移動を上記の原色のすべてについて行い、作業色空間の形状を変更する。

この作業色空間の形状の変更によって、この色空間に１点に収束する圧縮写像のガマットマッピングを実施したとき、原色の点はプリンタ色再現範囲の対応する原点の点に写像されるので、彩度や明度の反転を生じることはない。

図１６は、修正前の作業色空間とプリンタの色再現範囲をＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における色空間を、ａ^＊ｂ^＊平面に投影した図である。作業色空間の各原色の点を、それぞれ点１６０４、１６０５、１６０６、１６０７、１６０８に移動させる。図１７は形状修正後の作業色空間とプリンタ色再現範囲との関係を示す図である。この修正により、作業色空間のそれぞれの原色の点１７０４、１７０５、１７０６、１７０７、１７０８、１７１０と、プリンタの色再現範囲におけるそれぞれ対応する原色の点と、圧縮の収束点１６０３とが、それぞれ一直線上に乗っていることがわかる。

なお、本実施形態では、原色の点を移動させる例を説明したが、移動させる点は、原色の点に制限されるものではなく、例えば、肌色を示す一定の色相の色など特定の重要視したい色を移動させ、作業色空間を作成することもできる。

また、上述した作業色空間の形状変更において、原色など特定の点の移動を、例えば、圧縮の収束点に向かう方向で行うことにより、作業色空間の体積を小さくすることができ、これにより、マッピング精度を上げることが可能となる。なお、この際、体積を小さくしてもプリンタの色再現範囲を含む範囲内で体積の減少が行われることはもちろんであり、この制限内で最小にすることができる。

さらに、本実施形態では、一点の収束点に向かって圧縮写像するガマットマッピングについて説明したが、このガマットマッピング方法に限定されるものではない。一例として、図１８に示すように、明度（Ｌ^＊）を維持して無彩色軸（Ｌ^＊軸）に向かって圧縮写像する手法がある。

図１８において、１８０１は基準作業色空間、１８０２はプリンタの色再現範囲を示している。また、点１８０３と点１８０４は、作業色空間１８０１上の原色の点を示しており、これらの色をそれぞれの矢印の方向に圧縮写像する。

ここで、明度維持の写像では、作業色空間における白およびその付近の色（Ｌ^＊値の小さい色）や、黒およびその付近の色（Ｌ^＊値の大きい色）を写像することができない。そこで、例えば、プリンタの色再現範囲における黒およびその近くにある作業色空間の色（図において、破線より下側の色）１８０５は、この破線と無彩色軸の交点に向けて、また、白およびそのくにある作業色空間の色（図において、破線より上側の色）は、その破線と無彩色軸の交点に向けてそれぞれ写像する。

図１８に示す例では、作業色空間１８０１における原色の点１８０３、１８０４とプリンタの色再現範囲１８０２における原色の点１８０６、１８０７は、圧縮先の無彩色軸の点に向かうとき明度が合っていない。そこで、作業色空間の点１８０３、１８０４を、図１９に示す点１９０３、１９０４に移動させる。これは、彩度面についても同様である。

以上のように、圧縮先の点が存在するガマットマッピングにおいて、本実施例を適応することが可能となる。

再び、図１３を参照すると、ステップ１３０７では、移動させた原色Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｍ’，Ｙ’点の情報を、基準変換行列Ｍ０に与え、変形した変換行列Ｍ１を算出する。

この算出では、先ず、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｍ’，Ｙ’点をＣＩＥ−ＸＹＺ表色系におけるＸＹＺ座標系に変換する。その変換方法をシアンＣ’を例にとり説明する。下記の式（２．１）は、式（１．１）にシアンのＲ、Ｇ、Ｂ値を代入し、さらにステップ１３０３で得た基準標準行列Ｍ０を代入したものである。式（２．１）を解くことにより、変形後のシアンのＸＹＺ値を得ることができる。また、その他の原色の点についても、同様にしてＸＹＺ値を計算する。

次に、上述のようにして得られた原色の各点と、標準光源としたＤ５０の白点を加えた合計７点のＸＹＺ値を、式（１．１）に代入し、下記の式（２．２）を得る。

この式（２．２）を解くことにより、原色の点を修正した変換行列Ｍ１を求めることができる。ここで、式（２．２）において解くべき未知数は９つであり、方程式の数はそれより多いため、厳密な解を求めることができない。そこで、本実施形態では、最小自乗法の手法の一つである、擬似逆行列を用いて基準変換行列Ｍ１を求める。ここで、解を算出する方法は、最小自乗法に限定されるものでないことはもちろんである。

さらに、得られた変換行列Ｍ１は近似解であり、ステップ１３０２で指定した標準光源（本実施形態ではＤ５０）の輝度からずれてしまう可能性がある。そのため、ステップ１３０８において、ステップ１３０２で指定したＤ５０の輝度に色順応するように、「Ｂｒａｄｆｏｒｄ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｍａｔｈ」等の色順応式を適応し、標準行列Ｍ１を変換する。以上の処理により、原色の点を調整した標準行列Ｍ２を求める。

ここで、以上のようにして定義した標準行列Ｍ２によってＸＹＺ表色系に対応付けたＲＧＢ作業色空間を、例えばＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で表したとき、色相によって色空間の広さが違うことがある。そのため、測色的一致（Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）のようなガマットマッピングの手法を用いて写像する場合に、色相によって色のつぶれ量が異なってしまう。そこで、作業色空間Ｗ０_Ｌａｂ上の原色の点を調整し、プリンタの色再現範囲と形状が似るように変形することも効果的である。

以上により得られた、標準行列Ｍ２によってＸＹＺ表色系に対応付けられたＲＧＢ作業色空間に対して、圧縮先の点に向かって色相を維持したガマットマッピングを行うことにより、ガマットマッピングに伴う彩度や明度の反転を生ずることなく良好な色再現を得ることができる。

＜他の実施の形態＞
本発明は上述した実施形態の機能を実現するように各種のデバイスを動作させるよう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図５、図９、図１３に示した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したが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発明の範疇に含まれる。

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。

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（登録商標）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などを用いることができる。

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など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。

さら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の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など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。

カラープロファイルを用いたカラーマネージメントシステムの一構成の概要を示す図である。 ガマットマッピングによって写像される、出力デバイスの色再現範囲を総て包含しないことによる問題を説明する図である。 ガマットマッピングによって彩度や明度の反転を生じることがあるという問題を説明する図である。 本発明の画像処理装置の一実施形態に係るホストコンピュータの概略構成を示すブロック図である。 図４に示したプリンタドライバ４０３が行う画像処理を示すブロック図である。 図５に示した色空間変換・加工部５０２の処理の詳細を示すブロック図である。 定義方法の基本的な処理を示すフローチャートである。 ＸＹＺ表色系における（ｘ，ｙ）色度座標系で、赤，緑，青の三原色の座標を指定した状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る作業色空間の規定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る、（ｘ，ｙ）色度図において可視光領域の境界を示すスペクトル軌跡とプリンタの色再現範囲を示す図である。 第１実施形態に係る作業色空間定義方法を説明する図である。 第１実施形態に係る作業色空間の定義によって指定した三原色の点を示す図である。 本発明の第２実施形態係る作業色空間を規定する処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る、作業色空間の原色などの位置を移動させる処理を説明する図である。 上記移動後の作業色空間とプリンタ色再現範囲との関係を示す図である。 第２実施形態において基準作業色空間の原色などの位置を移動させる処理を説明する他の図である。 図１６に示す移動後の作業色空間とプリンタ色再現範囲との関係を示す図である。 第２実施形態の変形例に係り、明度維持の圧縮方法を説明する図である。 上記変形例における、作業色空間の原色などの位置を移動した後の作業色空間とプリンタ色再現範囲との関係を示す図である。

符号の説明

４００ ホストコンピュータ
４０１ アプリケーション
４０２ ＯＳ
４０３ プリンタドライバ
４０４ プリンタ
４０５ モニタドライバ
４０６ モニタ
４０７ ＨＤＤ
４０８ ＣＰＵ
４０９ ＲＡＭ
４１０ ＲＯＭ
５０１ 画像信号入力部
５０２ 色空間変換・加工部
５０３ 色分解処理部
５０４ 階調補正部
５０５ 画像出力部
６０１ 第１色空間変換部
６０２ 色加工部
６０３ 第２色空間変換部
６０５、６０６ 作業色空間

Claims (6)

1. 画像信号入力部により入力された画像データを第一の色再現範囲の画像データに変換する第１の変換工程と、
   前記第一の色再現範囲内の画像データを、該画像データの色と色空間上の無彩色軸を結んだ線分上の色であって、プリンタの色再現範囲内の色の画像データに変換する処理として、前記第一の色再現範囲内の画像データを前記プリンタの色再現範囲である第二の色再現範囲内の画像データに変換する第２の変換工程とを有し、
   前記第一の色再現範囲は所定の色度図上で、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲を包含するような三原色の点の組み合わせにより定義される色再現範囲であり、前記第一の色再現範囲の原色の点を、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲の原色の点と前記無彩色軸を結んだ線分の延長線上に位置させることを特徴とする画像処理方法。
2. 前記第２の変換工程は、行列演算により実現されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 画像信号入力部により入力された画像データを第一の色再現範囲の画像データに変換する第１の変換手段と、
   前記第一の色再現範囲内の画像データを、該画像データの色と色空間上の無彩色軸を結んだ線分上の色であって、プリンタの色再現範囲内の色の画像データに変換する処理として、前記第一の色再現範囲内の画像データを前記プリンタの色再現範囲である第二の色再現範囲内の画像データに変換する第２の変換手段とを具え、
   前記第一の色再現範囲は所定の色度図上で、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲を包含するような三原色の点の組み合わせにより定義される色再現範囲であり、前記第一の色再現範囲の原色の点を、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲の原色の点と前記無彩色軸を結んだ線分の延長線上に位置させることを特徴とする画像処理装置。
4. 前記第２の変換手段は、行列演算により実現されることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. コンピュータに読取られることにより、当該コンピュータを画像処理装置として機能させるプログラムであって、
   画像信号入力部により入力された画像データを第一の色再現範囲の画像データに変換する第１の変換コードと、
   前記第一の色再現範囲内の画像データを、該画像データの色と色空間上の無彩色軸を結んだ線分上の色であって、プリンタの色再現範囲内の色の画像データに変換する処理として、前記第一の色再現範囲内の画像データを前記プリンタの色再現範囲である第二の色再現範囲内の画像データに変換する第２の変換コードとを有し、
   前記第一の色再現範囲は所定の色度図上で、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲を包含するような三原色の点の組み合わせにより定義される色再現範囲であり、前記第一の色再現範囲の原色の点を、前記第一の色再現範囲内の画像データが変換される前記プリンタの色再現範囲の原色の点と前記無彩色軸を結んだ線分の延長線上に位置させることを特徴とするプログラム。
6. 前記第２の変換コードは、行列演算により実現されることを特徴とする請求項５に記載のプログラム。

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