JP5025323B2 - 色処理装置および方法 - Google Patents

Description

拡張色空間の色データに対して変換処理を行うためのルックアップテーブルを作成するものに関する。

入力色空間データを出力色空間データに変換するためにルックアップテーブル（ＬＵＴ）が使われている。通常、入力色空間の階調数が多いため、ＬＵＴでは入力色空間の全ての色データに対して変換値を持つわけではなく、入力色空間の複数の代表点（グリッド）に対して変換値を用意する。例えば、入力色空間がｍ次元で各チャネルごとにｎグリッドを設定した場合は、ＬＵＴはｎのｍ乗（ｎ＾ｍ）の格子点データを持つ。格子点上に乗らない入力色空間データに対しては、それを囲む部分の格子点データの値を使って補間計算を行い、入力色空間データに対応する出力色空間データを算出する。

近年、標準色空間として、ｓＲＧＢ色空間を拡張したｓｃＲＧＢ色空間が定義された。ｓｃＲＧＢ色空間では、Ｒ（赤色成分），Ｇ（緑色成分），Ｂ（青色成分）の各チャネルの値の範囲がｓＲＧＢ色空間の０．０〜１．０から−０．５〜７．５に拡張され、各チャネルのビット数が８ビットから１６ビットに増やされている。このような拡張により、拡張前のｓＲＧＢ色域内（０．０〜１．０）のデータはそのまま扱うことが出来る。
拡張色空間を扱うＬＵＴの従来技術として特許文献１，２がある。
特開２００３−０９２６９０号公報 特開２００６−０９３９１５号公報

上記の文献に記載されている従来技術と同様の方法を用いて拡張色空間対応したＬＵＴを生成すると、ＬＵＴのデータサイズが大きくなってしまうという改善の余地があった。

例えば、ＬＵＴのグリッド間距離を変えずに、ｓＲＧＢ色空間（０．０〜１．０）からｓｃＲＧＢ色空間（−０．５〜７．５）へ対応した場合、ＬＵＴの入力値の範囲を８倍にする必要がある。ｓＲＧＢ色空間のＬＵＴが９グリッドであれば、ｓｃＲＧＢ色空間のＬＵＴは６５グリッドになる。ｓＲＧＢ色空間のＬＵＴが１７グリッドであれば、ｓｃＲＧＢ色空間のＬＵＴは１２９グリッドになる。ｓＲＧＢ色空間のＬＵＴが３３グリッドであれば、ｓｃＲＧＢ色空間のＬＵＴは２５７グリッドとなる。各々のＬＵＴサイズ比は６５＾３／９＾３＝３７６．７倍、１２９＾３／１７＾３＝４３６．９倍、２５７＾３／３３＾３＝４７２．３倍となる。

仮に、ｓｃＲＧＢ色空間の範囲を制限して（−０．５〜１．５）にしたとしても、おのおののＬＵＴサイズ比は１７＾３／９＾３＝６．７倍、３３＾３／７＾３＝７．３倍、６５＾３／３３＾３＝７．６倍となる。

本発明は、拡張色空間である色データを変換するためのＬＵＴを、サイズを大幅に増やすことなく、そして、変換精度の低下を抑制して作成できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、拡張色空間である第１の色空間で示される入力色データの入力範囲を取得する入力範囲取得手段と、前記入力色データを構成する複数の色成分に対して格子点座標値を設定する設定手段と、前記複数の色成分における格子点座標値に応じたＬＵＴ座標値の各々に対して変換処理を行い、該変換処理の結果をルックアップテーブルに格納することによりルックアップテーブルを作成する作成手段とを有し、前記設定手段は、基本色空間である第２の色空間におけるプライマリ色が格子点に位置するように前記格子点座標値を設定し、前記複数の色成分において該プライマリ色の間の格子点座標値が同一になるように前記格子点座標値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、サイズを大幅に増やすことなく、そして、変換精度の低下を抑制して、拡張色空間である色データを変換するためのＬＵＴをすることができる。

（実施形態１）
本実施形態は、ｓｃＲＧＢ色空間のような拡張色空間で表現されている入力画像データを変換し、出力装置に応じた出力画像データに変換する色処理を説明する。

本実施形態の色処理を行う装置の構成について、図１のブロック図を参照して説明する。

図１において、１０は表示装置、１１は入力装置、１２は制御装置、１３は出力装置、１４は記憶装置である。制御装置１２と記憶装置１４は１つのＰＣ内のＣＰＵとメモリであっても、あるいは記憶装置１４はＰＣの外部の記憶媒体であっても構わない。制御装置１２は、記憶装置１４に記憶されているプログラムおよび各種データ（プロファイルデータ、ＬＵＴデータ、画像データ）に基づき、図２〜４および７に示される処理を実行する。

このように本実施形態では、コンピュータである制御装置１２が、記憶さおうち１４に記憶されている、図２〜４および７に示される処理を実行するためのプログラムを実行することにより、以下の処理を実現する。

記憶装置１４内にはプロファイルデータ１５、ＬＵＴデータ１６、画像データ１７が記憶される。更にプロファイルデータ１５内には入力プロファイル１５ａと出力プロファイル１５ｂとガマット情報１５ｃがあり、ＬＵＴデータ１６内にはＬＵＴ入力範囲１６ａとＬＵＴ１６ｂがあり、画像データ１７内には入力画像データ１７ａと出力画像データ１７ｂがある。

入力および出力プロファイル１５ａおよびｂには、入力および出力の色特性を示す情報が含まれている。

本実施形態において、入力プロファイル１５ａは、ｓｃＲＧＢ色空間のプロファイルであり、ガマット情報、ガンマ情報およびプライマリ（ＲＧＢ）色情報を格納する。

出力プロファイルは、表示装置や出力装置などのデバイスに対応したプロファイルであり、例えば、ＩＣＣ（ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＬＯＲ ＣＯＮＳＯＲＴＩＵＭ）に準拠したプロファイルである。ＩＣＣに準拠したプロファイルは、出力デバイス依存の色空間とデバイス非依存である色空間（ＰＣＳ：Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｓｐａｃｅ）間の変換条件を格納する。

ＬＵＴ１６ｂは、入力および出力プロファイル１５ａおよびｂから作成された、入力色空間データを出力色空間データに変換するＬＵＴである。

＜色処理（カラーマッチング）＞
図２のフローチャートを用いて、本実施形態で実施されるカラーマッチングの処理手順を説明する。

本実施形態は、拡張色空間で表現されている入力色データを出力装置に応じた出力色データに変換するＬＵＴを作成する。そして、作成されたＬＵＴを用いて、入力画像データを出力画像データに変換する。

まず、入力プロファイル１５ａと出力プロファイル１５ｂからＬＵＴデータ１６を生成する（ステップＳ２０）。詳細は後述の図３の説明で行う。変換すべき入力画像データ１７ａがあればＳ２２へ進み、なければ処理を終了する（ステップＳ２１）。入力画像データ１７ａに対してＬＵＴデータ１６を用いて画像変換を行い、出力画像データ１７ｂを生成する（ステップＳ２２）。詳細は後述の図４の説明で行う。出力画像データ１７ｂを出力装置１３へ出力し、Ｓ２１へ進む（ステップＳ２３）。

＜ＬＵＴデータ生成＞
図３のフローチャートを用いて、ステップＳ２０で行われるＬＵＴデータ生成の処理手順を説明する。

入力プロファイル１５ａを取得し、入力プロファイル１５ａからガマット情報を取得し、ガマット情報１５ｃに設定する（ステップＳ３０）。入力プロファイルのガマット情報１５ｃからＬＵＴ入力範囲を計算する（ステップＳ３１）。例えば、入力色データを構成する複数の色成分であるＲ，Ｇ，Ｂの各チャネル毎にガマットの最小値ｍｉｎと最大値ｍａｘを計算し、ＬＵＴ入力範囲１６ａに設定する。この値はステップＳ３３の関数Ｆｚで使用する。

ＬＵＴのグリッド数に基づき、各チャンネルにおける基本格子座標（ｉｎｄｅｘ値）を生成する（ステップＳ３２）。各チャネルに対してグリッド数をｎとした時に、０からｎ−１までの整数値が基本格子座標である。例えば、チャネル数３であり、全てのチャンネルにおけるグリッド数が９である場合は、３つの各チャネルとも｛０，１，２，３，４，５，６，７，８｝が基本格子座標（ｉｎｄｅｘ値）となる。

各チャネルの基本格子座標の各々の格子座標値を、各チャネル別に決定される関数Ｆｚから設定する（ステップＳ３３）。格子座標値は入力色空間（本実施形態ではｓｃＲＧＢ色空間）における座標値である。詳細は後述の図７の説明で行う。

ステップＳ３３で設定した各チャネルにおける格子座標値の全組合せを求めることによりＬＵＴの格子座標値を計算する（ステップＳ３４）。

ステップＳ３４で求めた全てのＬＵＴ座標値の各々に対して、マッチング処理を行う。具体的には、全てのＬＵＴ座標値の各々に対して、入力プロファイル１５ａの色特性に応じた変換処理および出力プロファイル１５ｂの変換条件を用いた変換処理を行う。（ステップＳ３５）。 ステップＳ３５で得られた全てのＬＵＴ座標値の各々に対するマッチング結果を、各ＬＵＴ座標値に対応する格子点データとしてＬＵＴ１６ｂに格納する（ステップＳ３６）。

＜画像変換＞
図４のフローチャートを用いて、ステップＳ２２で行われる本実施形態の画像変換の処理手順を説明する。

入力画像の全データについて画像処理を処理済であれば終了し、残っていればＳ４１に進む（ステップＳ４０）。

各チャネル別に決定される関数Ｆｚの逆関数Ｆｚ^−１を用いて入力値を座標変換する。そして、座標変換された入力値からｉｎｄｅｘ値（実数）を求める（ステップＳ４１）。詳細は後述の図９の説明で行う。

ステップＳ４１で求めた各チャネルのｉｎｄｅｘ値を索引としてＬＵＴデータ１６参照し、補間計算を用いて、入力値に対応する出力値を求める（ステップＳ４２）。本実施形態ではｉｎｄｅｘ値に基づき選択される格子点データ群を使って補間計算を行う。この格子点データ群は、座標変換された入力値を囲む格子点データである。ただし、グレー軸方向の対角線上にｉｎｄｅｘ値座標が乗る場合には、グレーの色再現を保障するために対角線両端の２つの格子データからから補間計算する。

ステップＳ４２で得られた補間計算結果を、現在処理中の入力画像データ１７ａのピクセル位置に対応する出力画像データ１７ｂのピクセル位置へ保存する（ステップＳ４３）。
次に処理するピクセルを選択してステップＳ４０へ進む（ステップＳ４４）。

＜格子座標値の設定＞
図５は従来方式によって作成したＬＵＴの格子座標値の一例を示す表である。すなわち、ｓｃＲＧＢの全範囲−０．５〜７．５に対して各チャンネル毎に均等な９グリッドで格子座標値を生成したものである。この方式ではｓｃＲＧＢの全範囲に対して格子点を割り当てる。実際の入力プロファイル１５ａのガマット範囲外であり、入力画像において使用されない部分に対しても格子点を割り当てることになる。したがって、ＬＵＴの使用効率が悪くなっており、グリッド点の間隔が広いことにより補間計算結果の精度が悪くなるという問題があった。

図６は従来方式の改良として考えられる方式による格子座標値の例を示す表である。各Ｒ，Ｇ，Ｂチャネルにおいてガマットの最小値と最大値の範囲に対して９グリッドを配置する。これにより図５に比べるとグリッド点の間隔が短くなり補間計算精度は向上する。しかしながら、ｓＲＧＢ色空間のプライマリ色値（０．０と１．０の組合せ）が格子点上にない。よって、ｓＲＧＢ色空間のプライマリ色値を補間計算により求めることになり、精度が悪くなるという問題がある。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの格子点座標値が同一でないことにより、グレー値（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）に対して補間結果がグレーであることを保証することが出来ないという問題がある。

そこで、本実施形態では、以下のようにＬＵＴの格子座標値を求めることにより上記問題を解決する。
（１）入力プロファイルのガマット情報に基づきＲＧＢ各チャネルの最小値と最大値を使ってＬＵＴ入力範囲を制限し、実際のマッチングで入力値として使われない部分のデータをＬＵＴデータとして持たない。

（２）０〜１の区間ではＲＧＢのグリッド座標値を同一にし、グレーの補間計算はグレーの座標値のみから計算されるようにする。

本実施形態では、入力プロファイル１５ａはガマット情報を格納する。よって、入力プロファイル内のガマット情報として、ｓｃＲＧＢ色空間の全色域を示す情報ではなく、入力画像として使用される可能性が高い色域に制限した色域の情報を格納することができる。ｓｃＲＧＢ色空間は−０．５〜７．５の範囲を有する。しかしながら、実際の画像において‐０．５や７．５を有する色はほとんど使用されない。そこで、ガマット情報として、ｓｃＲＧＢ色空間の定義に基づくガマットより小さいガマットを示す情報を格納することにより、効率的に格子点を配置することができる。

図７のフローチャートを用いて、本実施形態において格子点座標値を求める処理手順を説明する。図７に示す処理を行う前に、グリッド数ｎおよびグリッドインデックスｎ０，ｎ１を決める（０≦ｎ０＜ｎ１≦ｎ−１）。ｎ０〜ｎ１の範囲では、全てのチャンネルの基本座標値が同一になる。本実施形態では、ｎ０は画像座標値０を有するグリッドインデックスであり、ｎ１は画像座標値１を有するグリッドインデックスである。そして、ｎ０とｎ１はＲ、Ｇ、Ｂのチャンネルで同一である。

また、ｍｉｎ（≦０）はＬＵＴ入力の最小値を示し、ｍａｘ（≧１）はＬＵＴ入力の最大値を示す。まず、グリッドインデックスｉに０を代入する（ステップＳ７０）。ｉがｎより小さければステップＳ７２へ進み、そうでなければ終了する（ステップＳ７１）。ｉがｎ０より小さければステップＳ７３へ進み、そうでなければＳ７５へ進む（ステップＳ７２）。

（ｎ０−ｉ）／ｎ０の２．２乗にｍｉｎを掛けた結果をグリッドインデックスｉに対する格子点座標Ｖ［ｉ］に設定する（ステップＳ７３）。
ｉを１増やし、ステップＳ７１へ進む（ステップＳ７４）。
ｉがｎ１以下であればステップＳ７６へ進み、そうでなければステップＳ７７へ進む（ステップＳ７５）。
（ｉ−ｎ０）／（ｎ１−ｎ０）の２．２乗をグリッドインデックスｉに対する格子点座標Ｖ［ｉ］に設定し、ステップＳ７４へ進む（ステップＳ７６）。
１＋（ｍａｘ−１）（ｉ−ｎ１）／（ｎ−１−ｎ１）をグリッドインデックスｉに対する格子点座標Ｖ［ｉ］に設定し、ステップＳ７４へ進む（ステップＳ７７）。

調整関数ＦｚはステップＳ７３、ステップＳ７６およびステップＳ７７で用いる関数によって構成される。これらの式から明らかであるように、調整関数Ｆｚはｍｉｎとｍａｘに基づく。したがって、調整関数Ｆｚは、チャンネル毎に設定される。

図８は本実施形態の格子点座標値の一例を示す表である。グリッドインデックス０の値がＲ，Ｇ，Ｂ各チャネルのガマット最小値ｍｉｎであり、インデックス８の値がガマット最大値ｍａｘである。全チャネルでｎ＝９，ｎ０＝２，ｎ１＝６として図７の手順により計算した結果がこの表の値である。

本実施形態によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ全チャネルにおいて０．０と１．０がグリッド上に割り当てられているため、ｓＲＧＢプライマリ色値に対するＬＵＴを使ったマッチングにおいて補間計算による精度劣化がないという効果がある。

つまり、本実施形態によれば、ｓＲＧＢ（第２色空間）を拡張した色空間であるｓｃＲＧＢ（第１色空間）という拡張色空間を変換するためのＬＵＴを、ｓＲＧＢ対応のＬＵＴと比較して、メモリの増加を抑制し、色変換精度の低下を抑制して作成することができる。

また、全チャネルで０．０と１．０の間の格子点座標値が同一であることにより、格子点上のグレーの値がグレー保証されていれば、補間計算されるｓＲＧＢグレー（０．０〜１．０）に対してもグレー保証されるという効果がある。

また、格子点間隔の０付近を密にしていて、γ２．２を使用することによりｓＲＧＢ範囲内での補間精度向上が見込めるという効果がある。これは、ｓＲＧＢのγが２．２であることに起因する。

＜入力値座標変換＞
図９のフローチャートを用いて、入力値座標変換に関する処理手順を説明する。図７の各チャネル別調整関数Ｆｚの逆関数Ｆｚ^−１による変換を行う。
ｎ，ｍｉｎ，ｍａｘ，ｎ０，ｎ１は図７の説明と同じである。

現在処理中のチャネル値Ｖが０より小さい場合はＳ９１へ進み、小さくない場合はステップＳ９２へ進む（ステップＳ９０）。
（Ｖ／ｍｉｎ）の（１／２．２）乗にｎ０を掛けてｎ０から引いた値をグリッドインデックス値ｉｎｄｅｘ（実数）に設定する（ステップＳ９１）。
Ｖが１以下であればＳ９３へ、そうでなければＳ９４へ進む（ステップＳ９２）。
Ｖの（１／２．２）乗に（ｎ１−ｎ０）を掛け、ｎ０を足した値をグリッドインデックス値ｉｎｄｅｘ（実数）に設定する（ステップＳ９３）。
ｎ１＋（Ｖ−１）（ｎ−１−ｎ１）／（ｍａｘ−１）をグリッドインデックス値ｉｎｄｅｘ（実数）に設定する（ステップＳ９４）。

図１０は本実施形態における座標変換関数の一例を示すグラフである。図７〜図９のＦｚを示している。横軸がグリッドインデックスであり、縦軸がチャネルの値である。

（変形例）
図１１は格子点座標値の他例を示す表である。図８と異なる点はｎ＝１７，ｎ０＝４，ｎ１＝１２である。図１１の格子点座標値ではグリッド数を１７にすることにより、図８に比べて格子点間隔が短くなり、補間計算精度が向上するという効果がある。

図１２は格子点座標値の他例を示す表である。図１１と異なる点はｎ１＝１４である。図１２の格子点座標値では図１１に比べてｓＲＧＢ範囲内（０．０〜１．０）のグリッド割り当て数を増やすことにより、ｓＲＧＢ範囲内での補間計算精度が向上するという効果がある。

図１３はの格子点座標値の他例を示す表である。図１１と異なる点はＧ，Ｂのチャネルにおいてｎ＝１２，ｎ０＝２，ｎ１＝１０である。図１３の格子点座標値では図１１に比べてＧ，ＢのチャネルにおいてｓＲＧＢ範囲外のグリッド割り当て数を減らすことにより、使用メモリを削減できるという効果がある。Ｒチャネルに比べてＧ，ＢチャネルではｓＲＧＢ範囲外の値は狭いため、このように使用メモリを削減しても精度劣化の度合いは少ない。

上記実施例では、入力プロファイルにガマット情報が付加されていた。しかしながら、入力プロファイルを解析することによりガマット情報を算出するようにしても構わない。

また、入力プロファイルおよび出力プロファイルとして、デバイスの特性を示すデバイス値と測色値の対応関係を格納するプロファイを使用するようにしても構わない。この場合は、プロファイルに格納されている対応関係から、変換条件を作成することになる。

また、本実施形態では拡張色空間としてｓｃＲＧＢを使用し、拡張色空間でない色空間としてｓＲＧＢを使用したが、拡張色空間および拡張色空間でない色空間として他の色空間を使用しても構わない。

また、上記実施形態では、制御装置１２がプログラムに基づき上記処理を実現する例を説明したが、上記処理の各構成をデバイスを用いて実施するようにしても構わない。

カラーマッチング装置の構成を示すブロック図 カラーマッチング手順を示すフローチャート ＬＵＴデータ生成手順を示すフローチャート 画像変換手順を示すフローチャート 従来の格子点座標値の一例を示す表 従来の格子点座標値の他例を示す表 格子座標調整手順を示すフローチャート 格子点座標値の一例を示す表 入力値座標変換手順を示すフローチャート 座標変換関数の一例を示すグラフ 格子点座標値の一例を示す表 格子点座標値の一例を示す表 格子点座標値の一例を示す表

Claims (8)

1. 拡張色空間である第１の色空間で示される入力色データの入力範囲を取得する入力範囲取得手段と、
   前記入力色データを構成する複数の色成分に対して格子点座標値を設定する設定手段と、
   前記複数の色成分における格子点座標値に応じたＬＵＴ座標値の各々に対して変換処理を行い、該変換処理の結果をルックアップテーブルに格納することによりルックアップテーブルを作成する作成手段とを有し、
   前記設定手段は、基本色空間である第２の色空間におけるプライマリ色が格子点に位置するように前記格子点座標値を設定し、前記複数の色成分において該プライマリ色の間の格子点座標値が同一になるように前記格子点座標値を設定することを特徴とする色処理装置。
2. 前記第１の色空間および前記第２の色空間は、赤色成分および緑色成分および青色成分を有していることを特徴とする請求項１記載の色処理装置。
3. 前記第２の色空間で示される色データの入力範囲は０〜１であり、
   前記第１の色空間で示される色データの入力範囲は負の範囲および１より大きい範囲を含み、
   前記第２の色空間におけるプライマリ色は、各色成分の値が０または１であることを特徴とする請求項１記載の色処理装置。
4. 前記入力範囲取得手段は、前記入力色データを構成する複数の色成分の各々について入力範囲を取得することを特徴とする請求項１記載の色処理装置。
5. 入力プロファイルおよび出力プロファイルを入力する入力手段を有し、
   前記入力範囲取得手段は、前記入力プロファイルに格納されている入力範囲を取得し、
   前記作成手段は、前記入力プロファイルおよび前記出力プロファイルを用いて前記変換処理を行うことを特徴とする請求項１記載の色処理装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかの色処理装置をコンピュータを用いて実現するためのコンピュータが読み取り可能に記憶媒体に記憶されたプログラム。
7. 拡張色空間である第１の色空間で示される入力色データの入力範囲を取得し、
   前記入力色データを構成する複数の色成分に対して格子点座標値を設定し、
   前記複数の色成分における格子点座標値に応じたＬＵＴ座標値の各々に対して変換処理を行い、該変換処理の結果をルックアップテーブルに格納することによりルックアップテーブルを作成する色処理方法であり、
   基本色空間である第２の色空間におけるプライマリ色が格子点に位置するように前記格子点座標値を設定し、前記複数の色成分において該プライマリ色の間の格子点座標値が同一になるように前記格子点座標値を設定することを特徴とする色処理方法。
8. 前記請求項７記載の色処理方法を用いて作成されたルックアップテーブルを用いて、入力画像の色データに対して変換処理を行う変換処理手段を有することを特徴とする色処理装置。

Images