JP3724525B2 - Image processing method and image processing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力されたカラー画像データに対して、出力する装置(デバイス)の色再現範囲に収まるように色変換を行なう画像処理装置および画像処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
画像処理の一つとして、カラー画像データを出力する装置(デバイス)の色再現範囲に収まるようにカラー画像データの色変換を行なう色変換処理がある。例えば、ディスプレイやプリンタなどにおいてカラー画像を出力する場合、すべての色を表現することはできず、出力装置(デバイス)がもつ色再現範囲内の色のみが出力されることになる。以降、想定している出力装置(デバイス)の色再現範囲を単に色再現範囲と称する。出力対象のカラー画像データが色再現範囲を逸脱する色を有しているとき、色再現範囲を逸脱した色を再現可能な色に変換する色変換処理が必要となる。
【0003】
従来より、出力装置で再現できない色をどのように再現するかという色変換に関して、種々の方法が考案されている。代表的な変換方法としては、階調性を保存した変換法、色相を保存した変換法、明度を保存した変換法の3つがある。
【0004】
階調性を保存した変換法は、色再現範囲外の色だけでなく再現可能な色をも対象のカラー画像データの持つすべての色が再現可能になるようにある割合で変化させる方法である。この方法では、各色の違いは保存されるので、グラデーションなどの色の変化は保存される。そのため、階調性を重視する写真などの画像に対する色変換には適している。しかし、色再現範囲から大きく外れた色を対象のカラー画像が有している場合には、カラー画像全体の色が大きく変化してしまうという欠点を持つ。
【0005】
これに対して、色相や明度を保存した変換法では、色再現範囲外の色についてのみ、それぞれ、色相や明度を変化させずに色再現範囲の外縁の色まで変化させる。これにより全体的な色の変化を低く抑えることができる。しかし、色再現範囲外の色だけを変化させるため、変換後の色およびその近傍の色が変換前のカラー画像データに存在していると、それらの色と変化させた色との識別性が劣化するという欠点がある。例えば、グラデーションの一部が色再現範囲外の色であった場合、この変換によってグラデーションの一部が同じ色になってしまい、階調性が低下してしまう。また、変換する前のカラー画像データでは識別できていた色が、この変換によりほとんど同じ色になってしまい、識別性が低下する場合もある。
【0006】
前述した3つの代表的な変換方法の欠点を補うために、画像の種別や特性により変換法を選択する方法もある。例えば、特開平5−167839号公報に記載されている装置では、色再現範囲外の画素数を計数し、また特開平4−287569号公報に記載されている装置では色再現範囲内の画素数を計数し、色再現範囲外の画素数の比率が小さい場合には色相を保存した変換法により色変換を行ない、色再現範囲内の画素数の比率が小さい場合には階調性を保存した変換法により色変換を行なっている。さらに、特開平6−162181号公報に記載されている装置では、色空間を色相ごとの複数のブロックに分割し、各ブロックごとに色再現範囲外の画素数を計数し、計数値の比率が大きいブロックが存在する場合には階調性を保存した変換法を用い、他の場合には色相を保存した変換法を用いて色変換を行なっている。これらの装置では色再現範囲の内外の画素数に基づいて変換方法を選択しているため、色再現範囲内の色を多く含むグラデーションの一部の階調性が消失するなどの問題がある。
【0007】
また、例えば、特開平7ー203234号公報に記載されているカラー画像変換装置では、均等色空間を単位空間に分割して、各単位空間ごとに含まれる画素数を求め、色再現範囲外の単位領域については画素数に応じて明度一定の他の色の単位領域に写像して色変換を行なっている。この技術によれば、色再現範囲外の色が他の使用している色と同一の色に変換される場合を少なくしているため、グラデーションの階調性を保存でき、色の識別性の低下も低く抑えることができる。また、色再現範囲内の色は、ほとんどの場合そのままの色で表現されるため、不必要な色の変化を防ぐことができる。しかし、色再現範囲外の単位空間についてのみ色変換を行なうため、例えば、色再現範囲外の単位空間の色変換により色の階調性が消失する場合がある。
【0008】
これまで述べてきた問題を解決するために、例えば特願平8−118026号では、カラー画像の部分的な色分布とその位置に注目し、グラデーション部分の階調性とフラットな部分の色識別性を保持して、できるだけカラー画像全体の色再現性を低下させない画像処理装置を示している。この方法は、カラー画像中の色分布と位置ごとにグループを作成し、このグループごとに色変換を行なうものであり、この方法によれば、グラデーション部分をグラデーションとして再現でき、同時にフラットな部分は色識別性を保持しつつ、できるだけ忠実にカラー画像全体を再現できる。しかしながら、カラー画像データの色分布及び位置ごとにグループを作成するため、処理速度が遅いという欠点がある。また、カラー画像データに含まれる全ての色に対して同等にグラデーション部分の階調性とフラットな部分の色識別性を保持するように色変換を行なうため、カラー画像中で大きな影響力を持つ色を不必要に変化させてしまう可能性がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、同一画像内に存在するグラデーション部分の階調性とフラットな部分の色識別性を保持した上で、かつ、画像中で重要と判断する色や領域については特に留意して保存する色変換処理を効率的に行なう画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、画像処理装置において、画像データを入力する画像データ入力手段と、該画像データ入力手段により入力された前記画像データから1つ以上の重要色を抽出する画像データ解析手段と、該画像データ解析手段により抽出された前記重要色及び前記重要色に類似する色に基づいて前記画像データの色およびその画像平面上での分布を認識し異なる色およびその画像平面上での分布ごとにグループを生成するグループ作成手段と、該グループ作成手段で生成された前記グループごとの色分布を認識して前記グループをグラデーションまたはフラットに分類するグループ解析手段と、前記画像データ解析手段により抽出された重要色と出力装置の色再現範囲に基づいて前記グループ解析手段による分類に応じた色変換を行なう色変換手段を具備することを特徴とするものである。
【0011】
請求項2に記載の発明は、画像処理装置において、画像データを入力する画像データ入力手段と、該画像データ入力手段により入力された画像データ内の重要な領域を指示する領域指示手段と、前記画像データ入力手段により入力された画像データから1つ以上の重要色を抽出する画像データ解析手段と、該画像データ解析手段により抽出された前記重要色及び前記重要色に類似する色と前記領域指示手段により指示された重要な領域に基づいて前記画像データの色およびその画像平面上での分布を認識し異なる色およびその画像平面上での分布ごとにグループを生成するグループ作成手段と、該グループ作成手段で生成された前記グループごとの色分布を認識して前記グループをグラデーションまたはフラットに分類するグループ解析手段と、前記画像データ解析手段により抽出された重要色と出力装置の色再現範囲に基づいて前記グループ解析手段による分類に応じた色変換を行なう色変換手段を具備することを特徴とするものである。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の画像処理装置において、前記画像データ解析手段は、前記画像データ入力手段により入力された前記画像データの色空間上における頻度を算出し、該頻度もしくは該頻度の全体に対する割合が閾値以上である色を重要色として抽出することを特徴とするものである。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画像処理装置において、前記画像データ解析手段は、前記画像データ入力手段により入力された前記画像データが前記出力装置における色再現範囲外の色を含む場合に、前記重要色を前記グループ作成手段に渡すことを特徴とするものである。
【0014】
請求項5に記載の発明は、請求項1または2に記載の画像処理装置において、前記グループ作成手段は、前記画像データ解析手段により抽出された重要色に基づくクラスタリングによってグループを作成することを特徴とするものである。
【0015】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の画像処理装置において、前記グループ作成手段は、前記画像データ解析手段により抽出された重要色を含むクラスタと含まないクラスタとでクラスタリングの閾値もしくはパラメータを変更することを特徴とするものである。
【0016】
請求項7に記載の発明は、請求項1または2に記載の画像処理装置において、前記色変換手段は、前記画像データ解析手段で抽出した重要色をなるべく変更しないように色変換パラメータを決定し、色変換を行なうことを特徴とするものである。
【0017】
請求項8に記載の発明は、請求項2に記載の画像処理装置において、前記色変換手段は、前記画像データ解析手段で抽出した重要色および前記領域指示手段で指示された重要な領域が存在すればその領域内の色と階調性をなるべく変更しないように色変換パラメータを決定し、色変換を行なうことを特徴とするものである。
【0018】
請求項9に記載の発明は、画像処理方法において、入力された画像データから1つ以上の重要色を画像データ解析手段で抽出し、抽出された前記重要色及び前記重要色に類似する色に基づいて前記画像データの色およびその画像平面上での分布を認識して異なる色およびその画像平面上での分布ごとにグループをグループ作成手段で生成し、生成された前記グループごとの色分布を認識して前記グループをグラデーションまたはフラットにグループ解析手段で分類し、前記重要色と出力装置の色再現範囲に基づいて前記分類に応じた色変換を色変換手段で行なうことを特徴とするものである。
【0019】
請求項10に記載の発明は、画像処理方法において、画像データ入力手段により入力された画像データ内の重要な領域についての指示を受け、一方、入力された前記画像データから1つ以上の重要色を画像データ解析手段で抽出し、抽出された前記重要色及び前記重要色に類似する色と前記重要な領域に基づいて前記画像データの色およびその画像平面上での分布を認識して異なる色およびその画像平面上での分布ごとにグループをグループ作成手段で生成し、生成された前記グループごとの色分布を認識して前記グループをグラデーションまたはフラットにグループ解析手段で分類し、前記重要色と出力装置の色再現範囲に基づいて前記分類に応じた色変換を色変換手段で行なうことを特徴とするものである。
【0020】
請求項11に記載の発明は、請求項9または10に記載の画像処理方法において、前記重要色を抽出する際には、前記画像データの色空間上における頻度を算出し、該頻度もしくは該頻度の全体に対する割合が閾値以上である色を重要色として抽出することを特徴とするものである。
【0021】
請求項12に記載の発明は、請求項9または10に記載の画像処理方法において、前記重要色を抽出する際には、入力された前記画像データの前記出力装置における色再現範囲外の色および該色再現範囲外の色が変換されると推測される色を重要色として抽出することを特徴とするものである。
【0022】
請求項13に記載の発明は、請求項9または10に記載の画像処理方法において、前記グループを生成する際には、前記重要色に基づくクラスタリングによってグループを生成することを特徴とするものである。
【0023】
請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の画像処理方法において、前記クラスタリングは、前記重要色を含むクラスタと含まないクラスタとでクラスタリングの閾値もしくはパラメータを変更して行なうことを特徴とするものである。
【0024】
請求項15に記載の発明は、請求項9または10に記載の画像処理方法において、前記色変換を行なう際には、前記重要色をなるべく変更しないように色変換パラメータを決定し、色変換を行なうことを特徴とするものである。
【0025】
請求項16に記載の発明は、請求項10に記載の画像処理方法において、前記色変換を行なう際には、前記重要色および指示された重要な領域が存在すればその領域内の色と階調性をなるべく変更しないように色変換パラメータを決定し、色変換を行なうことを特徴とするものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の画像処理装置および画像処理方法を実現する第1の実施の形態を示す概念ブロック図である。図中、1は画像データ入力部、2は画像データ解析部、3はグループ作成部、4は色変換部、5は画像データ出力部である。
【0027】
画像データ入力部1は、入力された画像を量子化し、画像データを生成する。画像データ解析部2は、画像データ入力部1で生成された画像データから重要な色であると判断した1つ以上の重要色を抽出する。グループ作成部3は、画像データ入力部1で入力された画像データから、画像データ解析部2で抽出された重要色に基づいて、色およびその分布が類似するグループを作成する。色変換部4は、グループ作成部3で生成されたグループごとにグループ内の色とその分布、画像データ解析部2で抽出された重要色、および色再現範囲に基づき、色変換ベクトルを決定して、画像データ入力部1で入力された画像データの色変換を行なう。画像データ出力部5は、色変換部4で色変換された画像データを出力装置(デバイス)に出力する。
【0028】
画像データ入力部1で入力された出力対象の画像データは、量子化されて画像データ解析部2、グループ作成部3、色変換部4に与えられる。画像データ解析部2では、与えられた画像データから重要と判断する1つ以上の色を抽出し、グループ作成部3、色変換部4に与える。グループ作成部3では、与えられた画像データから重要色に基づいて色およびその分布が類似しているグループを生成し、色変換部4に与える。色変換部4では、与えられたグループおよびグループ内の色分布、重要色、色再現範囲に基づいて色変換ベクトルを作成して与えられた画像データに適用し、色変換を行なう。色変換後の画像データは、画像データ出力部5から出力装置(デバイス)に出力される。
【0029】
図2は、本発明の第1の実施の形態を実現する構成例を示すブロック図である。図中、11は画像データ入力装置、12は入力側色変換部、13は一時データ記憶装置、14は重要色抽出部、15はクラスタ抽出部、16はクラスタ解析部、17はクラスタ別色変換部、18は出力側色変換部、19は画像データ出力装置である。
【0030】
画像データ入力装置11は、画像を読み取って入力画像データとして出力する。例えば、デジタルカメラやスキャナなどで構成することができる。ここでは、画像データはRGB色空間の画像データとして取り込まれるものとする。なお、あらかじめ読み込まれてハードディスクなどの記憶装置などに記憶している画像データや、ネットワークなどを介して送られてくる画像データを入力画像データとしてもよい。また、計算機を用いて描画された画像データを入力画像データとしてもよい。
【0031】
入力側色変換部12は、入力画像データの表色系と内部の処理において用いる表色系との間の色変換を行なう。この例では、内部処理においてL* C* H゜表色系を用いる。そのためこの入力側色変換部12では、既知の方法を用いてRGB色空間からL* C* H゜色空間への変換処理を行なう。以降、L* C* H゜表色系により表現された入力画像データを単に画像データと称する。ここではL* C* H゜表色系を用いるが、本発明はこれに限定するものではなく、他の表色系、たとえばCIEのL* a* b* 表色系を用いてもよい。この場合は、この入力側色変換部12においてRGB色空間からL* a* b* 色空間への変換処理を行なう。
【0032】
一時データ記憶装置13は、例えばハードディスクやメモリなどといった記憶装置で構成され、入力側色変換部12により内部処理で用いる表色系に変換された画像データや、後述の処理の過程で保持する必要のあるデータを記憶する。
【0033】
重要色抽出部14は、色変換により入力画像の再現性が大きく変化すると考えられる色として、入力画像の中で頻度の大きな色を抽出し、これを重要色とする。ここでは、まず、あらかじめ設定されている分割情報、例えば、色空間の各軸ごとの分割数Npを用いてL* C* H°色空間を分割してできた格子点を重心に持つ単位空間を生成する。そして、画像データの単位空間ごとの画素数を計数することにより、明度、彩度、色相による3次元ヒストグラムを作成する。そして、あらかじめ設定されている閾値Th1 よりも大きな頻度を持つ単位空間の重心を重要色として抽出することができる。ここで、一つの重要色は、明度、彩度、色相の三つの要素からなる3次元ベクトルAi (1≦i≦Nimp ;Nimp は重要色の個数)で表わすことができる。ここでは、単位空間を作成してこの単位空間ごとの頻度により重要色を抽出したが、本発明はこれに限定するものではなく、画像中で占める頻度が高い色を抽出できる方法であればどのような方法を用いてもよい。
【0034】
図3は、L* C* H°色空間を分割して作成する単位空間の説明図である。図3(A)は色空間を分割した際にできる格子点の説明図、図3(B)は前述の格子点を重心に持つ単位空間の説明図である。図3(A)では、Np=4とした場合の例を示しており、図中の実線が各軸を分割した平面の一部を示している。この三つの軸と分割平面の交点がそれぞれ格子点であり、図3(A)では、外部の一部についてのみ黒丸によって示している。
【0035】
図3(B)に示す黒丸は色空間を分割してできる格子点であり、この格子点を重心に持つような単位空間を隣り合う単位空間と同じ形状と大きさでかつ隣接するように生成する。図3(B)では四つの隣り合う格子点を重心に持つ四つの単位空間を実線および破線で示している。
【0036】
ここで、画像データが色再現範囲外の色を含んでいなければ、以下のクラスタ抽出部15、クラスタ解析部16、クラスタ別色変換部17の処理は不要である。したがって、この重要色抽出部14で作成した三次元ヒストグラムとあらかじめ保持している色再現範囲を用いて、画像データが色再現範囲外の色を含んでいるか否かを調べ、色再現範囲外の色を含んでいなければ、クラスタ抽出部15、クラスタ解析部16、クラスタ別色変換部17をスキップするように構成してもよい。
【0037】
クラスタ抽出部15は、重要色抽出部14で抽出した重要色に基づいて類似する特徴を持つ画素の集合であるクラスタを抽出する。このように重要色もしくは重要色に近い色を持つ画素のみからクラスタを構成することにより、効率的なクラスタの抽出が実現できる。この例では、重要色と大きく異なる色については色変換によって画像全体の再現性は大きく変化しないと見なして、色識別性や階調性の保存のための特別な処理は行なわない。
【0038】
この例では、クラスタを抽出する処理に用いる特徴として、L* C* H°色空間における明度、彩度、色相と画像平面におけるX座標、Y座標の五つの特徴を用いた。本発明は使用する特徴をこれらの5つに限定するものではなく、使用する特徴は色に関する特徴を含んでいればどのような特徴をいくつ用いてもよい。例えば、CIEのL* a* b* 色空間で表わされる3つの特徴を用いてもよい。
【0039】
この類似する特徴を持つ画素の集合であるクラスタを抽出する処理は、一般にクラスタリングと呼ばれる処理により実現できる。例えば、「画像解析ハンドブック」,東京大学出版会(以降、文献1と称する)に示されている非階層的クラスタリングの1つである再配置法を用いることができる。本発明は、この再配置法に限定されるものではなく、類似する特徴を持つクラスタを抽出できる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。
【0040】
図4は、本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ抽出部15の動作の一例を示すフローチャートである。この例では、重要色に類似する画素を初期クラスタとする。
【0041】
まず、S101では、重要色抽出部14で抽出した重要色に基づいて、初期クラスタを生成する。ここでは、重要色Ai (1≦i≦Nimp ;Nimp は重要色の個数)と画像データの座標[x,y](1≦x≦W;1≦y≦H;W,Hはそれぞれ画像データの幅と高さ)の画素の色を表わすベクトルDxy=(Lxy,Cxy,Hxy,)(Lxy,Cxy,Hxyはそれぞれ画像データの座標[x,y]における画素の明度、彩度、色相)との差の絶対値が、あらかじめ設定されている閾値Th2 よりも小さい画素を1つの初期クラスタとして抽出する。この結果、1画素からなる1つ以上の初期クラスタが抽出できる。
【0042】
また、抽出した初期クラスタごとに画素の再配置に用いるクラスタ中心を算出しておく。ここでは、各初期クラスタに属するただ1つの画素の明度、彩度、色相と画像平面におけるX座標、Y座標からなる5次元ベクトルVi (1≦i≦Nc;Ncはクラスタの個数)をクラスタ中心とした。以降の画素の再配置の処理においては、ここで抽出されたクラスタに属する画素のみをその処理対象とする。したがって、この処理対象となる画素集合を一時的に記憶しておく。
【0043】
S102では、S103以降のループの収束を早くするために、S101で生成した1画素からなる初期クラスタの統合処理を行なう。この例では、S101で生成されたある2つのクラスタのクラスタ中心Vi (1≦i≦Nc)とVj(1≦j≦Nc)との距離dijが、あらかじめ設定された閾値Th3 よりも小さい場合には、これらのクラスタを統合し、クラスタ中心の再計算を行なう。クラスタ中心Vi (1≦i≦Nc)とVj (1≦j≦Nc)との距離dijは、(1)式を用いて算出した。
【数1】
ここで、Vi =(Li,Ci,Hi,xi,yi )、Vj =(Lj,Cj,Hj,xj,yj )である。
【0044】
また、複数の画素から構成されるクラスタのクラスタ中心には、クラスタに属する画素の明度、彩度、色相と画像平面図におけるX座標、Y座標からなる5次元ベクトルの平均ベクトルを用いた。例えば、クラスタ中心Vi (1≦i≦Nc)は(2)式を用いることで算出することができる。
【数2】
ここで、Nci はクラスタci に属する画素の総数であり、Lik,Cik,Hik,xik,yikは、それぞれ、クラスタci に属するk番目の画素の明度、彩度、色相、X座標、Y座標である。
【0045】
S103では、S101で抽出されたクラスタに属する画素について、どのクラスタ中心との距離が最も近いかを調べて、クラスタを再構成する。ここでは、画素の明度、彩度、色相と画像平面のX座標とY座標の5次元からなる特徴空間において、再配置の対象の画素とすべてのクラスタ中心との重み付き距離を算出する。ここで、処理の効率化のため、すべてのクラスタではなく再配置の対象の画素の近傍に存在するクラスタ中心についてのみの重み付き距離を算出してもよい。この重み付き距離が最も小さいクラスタ中心に対応するクラスタに、対象の画素が属するように画素を再配置する。重み付き距離di は、例えば、対象の画素とクラスタ中心Vi (1≦i≦Nc)とから(3)式によって求めることができる。
【数3】
ここで、(LT,CT,HT,xT,yT )は、対象画素Tの前述した5次元特徴空間上の座標であり、Vi =(Li,Ci,Hi,xi,yi )である。また、a,b,c,d,eはそれぞれの特徴に対応する重み係数である。この重み係数を適当に定めることで、生成されるグループを調節することができる。例えば、cを比較的大きくして、dとeを比較的小さめに設定すれば、色相が近ければ画像平面上における距離が少々遠くても1つのクラスタとして構成することができる。
【0046】
上述の重み付き距離の計算の結果、ある画素とクラスタ中心との最も小さい重み付き距離があらかじめ設定された閾値Th4 よりも大きい場合には、より適切なクラスタを作成するために、その画素1つからなるクラスタを新たに生成することもできる。
【0047】
S104では、S103で、再構成されたクラスタのクラスタ中心を算出する。このクラスタ中心の算出方法は、S102で述べた方法と同様である。
【0048】
S105では、S103で行なわれた画素の再配置でクラスタが変更されたか否かを調べて、変更されていなければ、画素の再配置は収束したものと見なして、クラスタ抽出処理を終了する。変更されている場合には、S103に戻って処理を繰り返す。
【0049】
ここで説明した例では、重要色と重要色に類似する色に限定した形でクラスタを抽出したが、重要色との距離により色を複数のクラスに分類し、代表色のクラスによって再配置に使用するパラメータや閾値を変更するように構成することもできる。例えば、重要色と、重要色に類似する色と、その他の色の3つのクラスを定義して、重要色に近いクラスほど小さなクラスタが得られるように閾値を設定しておくことで、重要な色ほど詳細な色分布が得られて、結果的により再現性の高い色変換が実現できる。
【0050】
図2に戻り、クラスタ解析部16は、クラスタ抽出部15で抽出されたクラスタ内の色分布を認識し、必要に応じてこの色分布によるクラスタの分割、統合および削除を行なう。この例では、クラスタに属する画素の色が分散しているか集中しているかにより、それぞれ、グラデーションとフラットの2つの色分布に分類する。そして、類似する色分布を持つクラスタを統合した後に微小クラスタを削除する。
【0051】
図5は、本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ解析部16のクラスタの色分布認識処理の動作の一例を示すフローチャートである。S111では、色分布が認識されていないクラスタci を1つ選択する。以降の処理は、このクラスタci を対象に行なう。
【0052】
S112では、クラスタ内の色分布を判断するためにクラスタに属する画素のL* C* H°色空間における分散ベクトルを算出する。例えば、(4)式を用いることによりクラスタci の分散ベクトルSi 2(1≦i≦Nc)を算出することができる。
【数4】
ここで、クラスタci のクラスタ中心Vi =(Li,Ci,Hi,xi,yi )である。以降、Mi =(Li,Ci,Hi )をクラスタci の代表色と称する。
【0053】
S113では、クラスタに属する画素のL* C* H°色空間における分散ベクトルの大きさがあらかじめ設定された閾値Th5 よりも小さいか否かを調べて、小さければクラスタ内の色分布はほぼ一様であると判断してS114にてクラスタci に対して「フラット」という属性を付加する。大きい場合にはクラスタ内の色分布はある幅で変化していると判断してS115にてクラスタci に対して「グラデーション」という属性を付加する。もちろん、明度、彩度、色相の各分散値と閾値Th5'とを比較してもよいし、明度、彩度、色相の分散値ごとに異なる閾値Th5L,Th5C,Th5H を設けて比較してもよい。
【0054】
S116では、まだ色分布を認識していないクラスタが残っているか否かを調べて、残っていれば、S111に戻って処理を繰り返す。残っていなければ、色分布の認識処理を終了する。
【0055】
ここでは、クラスタの色分布を調べるために分散ベクトルのみを用いたが、本発明はこれに限定するものではなく、色分布がほぼ均一である「フラット」と滑らかに色が変化している「グラデーション」の2つの色分布に分類できる方法であればどんな方法を用いてもよい。また、例えば上述の処理に続いて、分散ベクトルの大きさがあらかじめ設定された閾値Th5 よりも大きい場合には、さらにクラスタ内の隣接する画素の色の変化率を調べることにより、色の変化率があらかじめ設定している閾値Th5"よりも小さい場合は「グラデーション」、大きな場合には「その他」という属性を付加するように構成することもできる。
【0056】
図6は、本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ解析部16のクラスタの統合と削除処理の動作の一例を示すフローチャートである。まず、S121では、統合および削除の処理が行なわれていないクラスタci を1つ選択する。S122では、クラスタci との比較が行なわれていないクラスタcj を1つ選択する。
【0057】
S123では、クラスタci とクラスタcj の代表色Mi とMj との差のベクトルの大きさがあらかじめ設定された閾値Th6 よりも小さいか否かを調べて、小さければさらにS124で、クラスタci とクラスタcj の分散ベクトルSi 2とSj 2との差のベクトルの大きさがあらかじめ設定された閾値Th7 よりも小さいか否かを調べる。これも小さければ、2つのクラスタci とクラスタcj の色分布は類似していると判断して、S125において、クラスタci にクラスタcj を統合する。統合した際には、クラスタcj は削除して、統合により更新されたクラスタci は再度クラスタの代表色Mi および分散ベクトルSi 2を算出しておく。S123およびS124における比較時に条件を満たさなかった場合には、S126の処理へ進む。
【0058】
S126では、クラスタci と比較する対象となるクラスタcj がまだ残っているか否かを調べて、残っていればS122に戻って、処理を繰り返す。残っていなければ、S127に進む。
【0059】
S127では、処理対象となるクラスタci に属する画素の総数Nci があらかじめ設定され閾値Th8 よりも小さいか否かを調べる。そして、小さければ、クラスタci は孤立した微小クラスタであると判断して、S128において削除する。大きい場合はそのままS129の処理へ進む。
【0060】
S129では、S121で選択されていないクラスタci が残っているか否かを調べて、残っていればS121に戻って、処理を繰り返す。残っていなければ、クラスタの統合および削除の処理を終了する。
【0061】
この例では、クラスタの統合条件として、2つのクラスタの代表色と色分布が類似していることを用いたが、大きなレンジを持つグラデーションの場合に複数にクラスタに分割されてしまうという不都合が生じる。したがって、より高精度な色変換装置を構成する場合には、グラデーションの色分布を持つクラスタの隣接部の色の変化率を調べて、これが小さい場合に2つのクラスタを統合するように構成すればよい。
【0062】
図2のクラスタ別色変換部17は、クラスタ解析部16で認識されたクラスタの色分布に基づいて、クラスタごとに色変換用のプロファイルを作成する。そして、各クラスタに属する画素集合に対して対応するプロファイルを適用して色変換を行なう。この際、すべてのクラスタごとに異なるプロファイルを作成する必要はなく、同一のプロファイルを用いても不都合が生じなければ、複数のクラスタに対して1つのプロファイルを使用して色変換を行なうこともできる。ここで、プロファイルとは、ある色をある色に変換する変換ベクトルの集合であり、プロファイルを画像に対して適用することで、プロファイルに記述してある変換ベクトルに基づいて色変換を行なうことができる。この際、一般的にはすべての色に対する変換ベクトルを定義することは困難なため、通常、変換される色に対応する変換ベクトルが存在しない場合には、近傍の変換ベクトルを複数用いることで色変換を行なう。
【0063】
図7は、本発明の第1の実施の形態を実現する構成例においてクラスタ別色変換部17が行なう色変換とクラスタの色分布との対応の一例の説明図である。図中、一般クラスタとは、クラスタ抽出部15およびクラスタ解析部16により抽出されたクラスタを指し、特殊クラスタとは、画像データの画素の中でどのクラスタにも属さない画素の集合を指す。
【0064】
ここでは、一般クラスタについて、入力画像のフラット部分については色識別性を保つことができるように、色再現範囲内への色変換を行なう。基本的には、色再現範囲内であれば色変換せず、色再現範囲外の色を含む場合には、予め設定されている初期プロファイルを用いる。また、グラデーション部分については階調性を保つことができるように色再現範囲内への色変換を行なう。色再現範囲内の場合には色変換せず、色再現範囲外の色を含む場合には、クラスタ内の色分布に依存したプロファイルを作成して色変換を行なう。特殊クラスタについては、予め設定されている初期プロファイルを用いて色変換を行なう。
【0065】
図8は、本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ別色変換部17の動作の一例を示すフローチャートである。まず、S131では、未処理のクラスタci を1つ選択する。以降の処理はここで選択されたクラスタci を対象のクラスタとする。
【0066】
S132では、対象のクラスタci の色分布がフラットであるか否かを調べる。これは、クラスタ解析部16で求めた色分布により判断する。対象のクラスタci の色分布がフラットである場合には、S133,S134,S135の処理を行なう。フラットではない、すなわち、グラデーションの場合には、S136,S137,S138の処理を行なう。
【0067】
対象のクラスタci の色分布がフラットである場合、まずS133で色分布がフラットであるクラスタのリストを作成する。ここでは、対象のクラスタci をフラットリストに追加する。この例では、効率化のために色分布がフラットのクラスタと特殊クラスタは1つのプロファイルを用いて色変換を行なうこととする。S133の処理はこのための前処理である。
【0068】
S134では、対象のクラスタci が色再現範囲外の画素を含んでいるか否かを調べる。もし、含んでいれば、S135において、対象のクラスタci の代表色Mi に対してあらかじめ設定されている初期プロファイルを適用して代表色の色変換を行なう。この色変換の結果は、フラットリストに記録しておく。
【0069】
この例における初期プロファイルは、色再現範囲外の色のみを明度および色相を変化させずに彩度方向に移動して色再現範囲の外縁に張り付ける変換ベクトルの集合により構成されているものとする。色再現範囲内の色については何ら変換を行なわない。図9は、色分布がフラットのクラスタci の代表色Mi を初期プロファイルに基づいて色変換する場合の説明図である。この図では、簡単にするために、彩度および色相で表わされる平面を示している。図中、実線は色再現範囲の外縁であり、黒丸はフラットのクラスタci の代表色Mi であり、実線の矢印は代表色Mi に対応する変換ベクトルui である。図9に示すように、例えば色再現範囲外の代表色M2,M5,M6 は、変換ベクトルu2,u5,u6 によって色再現範囲の外縁に変換される。このとき、色相、明度は保持され、彩度のみを変化させている。なお、色再現範囲内の代表色M1,M3,M4,M7,M8 は変換しない。
【0070】
対象のクラスタci の色分布がグラデーションである場合には、S136では、そのクラスタci が占有する画像平面上の領域をグラデーションマスクに追加する。最終的には、色分布がグラデーションであるすべてのクラスタが占有する領域に相当するマスクが作成される。これは、グラデーション部分の色変換をクラスタごとに行ない、その他の部分の色変換は後でまとめて行なうので、その他の部分の色変換の対象となるべき領域を得るために作成する。
【0071】
S137では、対象のクラスタci が色再現範囲外の画素を含んでいるか否かを調べる。もし、含んでいなければ、特に色変換範囲内への変換は必要ないため、何もせずにS139の処理に進む。含んでいれば、S138において、グラデーションの色分布を持つクラスタci に対して階調性を保持した色再現範囲内への色変換を行なう。ここでは、対象のクラスタci に属する色再現範囲外の画素と色再現範囲の外縁との距離が最も大きなベクトルvi を求めて、このベクトルvi を変換ベクトルとして色再現範囲外の画素を含む色分布がグラデーションのクラスタに属する画素の色を変換する。
【0072】
図10は、色再現範囲外の色を含む色分布がグラデーションであるクラスタci に属する画素の色を色再現範囲内へ色変換する場合の説明図である。この図では、簡単にするために、彩度および色相で表わされる平面を示している。図中、実線は色再現範囲の外縁であり、黒丸はクラスタci に属する画素の色であり、実線の矢印はベクトルvi である。また、点線の矢印はクラスタci に属するある画素の色をベクトルvi で変換する様子を示しており、黒い四角は色変換後の画素の色を示している。色再現範囲の外縁との距離が最も大きなベクトルvi を用いて色変換を行なうことによって、クラスタci 内の全ての色が色再現範囲内となる。このとき、クラスタci 内の各色間の相対的な変化量はそのまま保存されているので、階調性が保持される。
【0073】
この例では、クラスタci に属するすべての画素の色をベクトルvi により変換しているが、本発明ではこれに限定するものではなく、対象のクラスタに属する画素の色をクラスタ内の階調性を保持したまま色再現範囲内に変換できればどのような方法を用いてもよい。例えば、色変換による他の色への影響をできるだけ小さくするために、クラスタci に属するすべての画素の色の分散をベクトルvi の大きさに応じて縮小した上で、色再現範囲内に色変換するように構成してもよい。
【0074】
S139では、未処理のクラスタがまだ残っているか否かを調べて、残っていれば、S131に戻って処理を繰り返す。残っていなければ、S140、S141の処理を行なう。S140の処理を行なう直前には、フラットの色分布を持つクラスタのリストであるフラットリストが完成している。なお、S135の処理により色変換後の代表色もこのフラットリストに記録されており、色再現範囲外の代表色Mi はMi'に変換されるものとする。色再現範囲内の代表色Mi については、その変換後の代表色Mi'と等しい。また、グラデーションの色分布を持つクラスタについてはS138の処理により既に色変換は完了している。
【0075】
図11は、フラットリストの一例の説明図である。この図は、図9に示した例を元に作成されている。したがって、代表色が色再現範囲内に存在するクラスタc1,c3,c4,c7,c8 の代表色はその変換後の代表色と等しい。また、クラスタc2,C5,C6 の代表色は色再現範囲外に存在するので、その色再現範囲外の代表色M2,M5,M6 が変換された代表色M2',M5',M6'は、色再現範囲の外縁の色である。
【0076】
S140では、フラットリストを参照して、色変換後の代表色Mi'を走査することにより、色再現範囲外のクラスタの色変換後の代表色に類似する代表色を持つクラスタが存在するか否かを調べる。もし、これが存在すれば、色変換によって他の色との識別性が低下する可能性がある。このような色識別性の低下を防ぐために、初期プロファイルを修正する。ここでは、色再現範囲外のクラスタの色変換後の代表色Mi'の色相との差があらかじめ定められた閾値Th9 よりも小さいクラスタを類似する可能性があるとして抽出する。
【0077】
図12は、色再現範囲外のクラスタの色変換後の代表色に類似する代表色を持つクラスタが存在するか否かを調べる方法の一例の説明図である。この図では、色再現範囲外のクラスタの代表色M2 について、その色相H2 との色相の差がTh9 よりも小さい代表色を持つクラスタを探索する。この例では、代表色M1 とM3 が色相H2 との色相の差がTh9 よりも小さい。そのため、代表色M2 を持つクラスタを色変換すると、代表色M1 とM3 を持つクラスタと類似してしまう可能性があるものとして、この代表色M1 ,M3 が抽出される。
【0078】
そして、類似する可能性があるとして抽出された代表色と、変換後の代表色との色差を算出して、この色差があらかじめ定められた閾値Th10よりも小さい場合に、色識別性が低下すると判定する。本発明では、この方法に限定するものではなく、色の識別性が低下する程度に類似した色の代表色を抽出することができる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。
【0079】
色識別性が低下すると判定された場合には、その原因となる色再現範囲外のクラスタの代表色もしくはこの近傍の色に対応する初期プロファイル中の変換ベクトルを、色識別性が低下しないように修正する。ここでは、色再現範囲外のクラスタの色変換後の代表色Mi'に類似している可能性があるとして抽出された1つ以上の代表色Mj との色差がTh10以上で、かつ、色変換後の代表色Mi'の色相を変化させずにMi'との色差が最も小さな代表色Mi"を算出して、Mi からMi"への変換ベクトルに置き換えることで修正を行なう。
【0080】
図13は、色識別性が低下すると判定された場合に代表色Mi"を算出する処理の一例の説明図である。図中、M2 は色再現範囲外の色であり、M2'は色再現範囲の外縁上の点、M1 とM3 はM2'に類似する可能性があると判断された色、M3 はさらに識別性が低下すると判定された色である。また、図13は3次元の空間を表わしており、実線は色再現範囲の外縁と色相がH2 である空間内の平面との交線を示している。さらに、破線は各色M1 ,M3 から半径Th10の球面を示している。ここで求めるM2"は、色再現範囲の外縁と色M3 を中心とする半径Th10の球面との交点である。こうして、M2 からM2"への変換ベクトルu2'が算出でき、初期プロファイルの該当する変換ベクトルと置き換えられる。
【0081】
このようにして、色識別性の低下を防ぐための修正を初期プロファイルに施し、グラデーションの色分布を持つクラスタ以外の部分の色変換を行なうプロファイルを作成する。
【0082】
S141では、S136で生成されたグラデーションマスク以外の画素に対して、S140で作成したプロファイルを適用して、色変換を行なう。
【0083】
このように、クラスタ別色変換部17で行なう色変換処理は、クラスタ単位で行なわれる。上述の例のように重要色に限定したクラスタを対象とすることによって処理の効率化が実現でき、得られる結果も色変換により画像全体の再現性の変化を抑えたものとなる。
【0084】
図2に戻り、出力側色変換部18は、クラスタ別色変換部17で色再現範囲内の色に変換された、内部処理で用いた表色系の画像データを、出力装置が出力可能な表色系の画像データに変換する。この変換は、既存の方法により行なうことができる。この例では、L* C* H゜表色系を内部処理で用いたため、L* C* H゜画像データを出力装置が出力可能な例えばYMCK表色系の画像データに変換する。画像データ出力装置19は、出力側色変換部18が生成した、出力装置が出力可能な画像データを出力する。
【0085】
このようにして、出力装置が再現できない色を含む画像データが入力された場合でも、グラデーション部分では色の階調性を保存し、またフラットな部分では識別性を保存して、再現可能な色に変換して出力することによって、良好な再現性を得ることができる。このとき、重要色について特にこのような変換を行なうことによって、処理の効率化とともに、画像全体の再現性を向上させることができる。
【0086】
図14は、本発明の画像処理装置および画像処理方法を実現する第2の実施の形態を示す概念ブロック図である。図中、図1と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。6は重要領域作成部、7はグループ作成部、8は色変換部である。重要領域作成部6は、画像中のなるべく色を変化させたくない領域についての指示を受け、その指示に従って重要領域を作成する。グループ作成部7は、画像データ入力部1で入力された画像データから、重要領域作成部6で作成された重要領域と画像データ解析部2で抽出された重要色に基づいて、色およびその分布が類似するグループを作成する。色変換部8は、グループ作成部3で生成されたグループごとに、グループ内の色とその分布、重要領域作成部6で作成された重要領域、画像データ解析部2で抽出された重要色、および色再現範囲に基づいて色変換ベクトルを決定し、画像データ入力部1で入力された画像データの色変換を行なう。
【0087】
画像データ入力部1で入力された出力対象の画像データは、量子化されて画像データ解析部2、グループ作成部3、色変換部4に与えられる。一方、画像中のなるべく色を変化させたくない領域に関する指示が入力され、重要領域作成部6において重要領域が作成される。画像データ解析部2は、与えられた画像データから重要と判断する1つ以上の色を重要色として抽出し、この重要色と、重要領域作成部6で作成した重要領域に基づいて、グループ作成部7は、与えられた画像データから色およびその分布が類似しているグループを生成する。色変換部8は、生成されたグループおよびグループ内の色分布、重要領域、重要色と、出力装置の色再現範囲に基づいて色変換ベクトルを作成し、これを与えられた画像データに適用して色変換を行なう。色変換後の画像データは、画像データ出力部5から出力装置に出力される。
【0088】
図15は、本発明の第2の実施の形態を実現する構成例を示すブロック図である。図中、図2と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。21は重要領域作成部、22はクラスタ抽出部、23はクラスタ別色変換部である。重要領域作成部21は、入力画像の中で、色変換により画像全体としては大きく変化しないが、できるだけ色を変化しないことが好ましい領域の指示を受け取り、この領域を重要領域として一時データ記憶装置13に記録する。ここでは、入力画像を表示し、マウスなどのポインティングデバイスを用いて閉領域を指定し、この閉領域を重要領域とする。特に必要がなければ、これらの重要領域は指定しなくてもよい。本発明は、ここで説明した方法に限定するものではなく、できるだけ色を変化しないことが好ましい領域を得られる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、画像を入力する際に、これらの領域を表わすような二値画像を読み込むように構成することもできる。この例では、作成された重要領域は正確に目的の領域のみを含んでいると仮定するが、目的の領域を大まかに指定してその領域の境界近辺を調査することで正確な領域を得るように構成することもできる。
【0089】
クラスタ抽出部22は、重要領域作成部21で作成した重要領域と重要色抽出部14で抽出した重要色に基づいて類似する特徴を持つ画素の集合であるクラスタを抽出する。例えば重要領域に含まれる画素と重要色もしくは重要色に近い色を持つ画素のみからクラスタを構成することにより、効率的にクラスタの抽出が実現できる。この例では、重要色と大きく異なる重要領域以外の色については、色変換によって画像全体の色再現性は大きく変化しないとみなして色識別性や階調性の保存のための特別な処理は行なわない。
【0090】
この例でも、L* C* H゜色空間における明度、彩度、色相と画像平面におけるX座標、Y座標の5次元の特徴空間上での再配置法によるクラスタリングによりクラスタを抽出する。クラスタ抽出部22の動作の一例としては、上述の第1の実施の形態と同様、図4に示したフローチャートに従って処理を行なえばよい。この第2の実施の形態では、図4のS101で初期クラスタを生成する際に、重要色との色差が閾値Th2 よりも小さい画素だけでなく、重要領域自体も初期クラスタとする。こうすることにより、重要領域に含まれる画素も、抽出されるクラスタに属するため、クラスタ解析部16およびクラスタ別色変換部23を経て、重要領域の階調性および色識別性を保持した色変換が実現できる。
【0091】
この例では、重要色と重要領域の重要性を同等と見なしてこのような処理を行なうが、重要色と重要領域の重要性に差を付けて、例えば、重要領域の重要性を重視すれば重要領域以外の画像中の画素を対象にクラスタ抽出部15の処理を行ない、これに1つの重要領域を1つのクラスタとして追加するように構成することもできる。また、不必要に重要領域が分割されたり他の領域と統合されたり、さらに削除されたりしないように、クラスタに対して重要領域であるという属性を付加しておくとよい。さらに、重要領域にレベルを設けてそのレベルによって処理を分けて行なってもよい。
【0092】
クラスタ別色変換部23は、上述の第1の実施の形態におけるクラスタ別色変換部17と同様に構成することも可能であるが、ここでは、クラスタごとにその重要度Ii を定義して、重要度の高いクラスタの画素の色はなるべく変換しないように構成する例について説明する。
【0093】
クラスタの重要度は、クラスタci に属する画素の総数Nci や重要領域の画素数、重要色と代表色との色差などを用いて定義することができる。この例では、クラスタci に属する画素の総数Nci をそのままクラスタの重要度として用いることにする。したがって、クラスタci に属する画素の総数Nci が多いほど重要なクラスタとみなす。
【0094】
クラスタ別色変換部23における処理は、上述の第1の実施の形態におけるクラスタ別色変換部17と同様であり、図8に示すフローチャートに従って処理を行なえばよい。ただし、この第2の実施の形態では重要度を用い、色再現範囲外に存在する代表色を持つ色分布がフラットのクラスタを色再現範囲内に色変換する際に、色識別性が低下すると判定された後の変換ベクトルの修正方法を変更する。
【0095】
上述の第1の実施の形態では、図13において説明したように、色識別性が低下すると判定された場合、一律に、色再現範囲外に存在する代表色を持つ、色分布がフラットのクラスタを変換する変換ベクトルを修正していた。この第2の実施の形態では、クラスタの重要度を用い、重要度の低いクラスタの変換ベクトルを修正するように構成する。したがって、色再現範囲外に存在する代表色を持つ、色分布がフラットのクラスタの方が、色識別性が低下する色再現範囲内のクラスタよりも重要度が低い場合には、図13に示したように色再現範囲外に存在する代表色を持つ、色分布がフラットのクラスタを変換する変換ベクトルを修正するが、重要度が高い場合には、色識別性が低下する色再現範囲内のクラスタの代表色を、色識別性が低下しない色にまで変換する。
【0096】
図16は、色再現範囲内のクラスタの代表色を色識別性が低下しないように変換する変換ベクトルを算出する処理の一例の説明図である。図中、M2 は色再現範囲外の色であり、M2'は色再現範囲の外縁上の点、M1 とM3 はM2'に類似する可能性があると判断された色、M3 はさらに色識別性が低下すると判定された色である。また、図16は3次元の空間を表わしており、実線は色再現範囲の外縁と色相がH2 である空間内の平面との交線を示している。さらに、破線は半径Th10の球面を示している。
【0097】
ここで、代表色M2 を持つクラスタの重要度と、代表色M3 を持つクラスタの重要度を比較すると、代表色M2 を持つクラスタの方が重要度が高いとする。この場合、図13に示したように代表色M2 の変換ベクトルu2 を変更させるのではなく、図16に示すように、色識別性が低下すると判定された色M3 を移動させる。例えば、色M3 を中心とする半径Th10の球を移動して、M2'を接点に持ち、かつ、M3 との色差が最も小さな色M3'を算出する。そして、M3 をM3'に変換する変換ベクトルu3 を求めて、この変換ベクトルにより初期プロファイルの対応する変換ベクトルと置き換える。このように構成することにより、画像中で色変換によってより大きな再現性の変化を生じる色ほど、変化の幅を小さくすることができる。
【0098】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、入力された画像データに応じて色分布をグループ化して、グループごとに色再現範囲内となるように変換ベクトルを決定するので、画像全体の色を大きく変化させることなく、色識別性と階調性の低下を防ぐことができる。さらに、重要色、あるいは重要色と重要色に類似する色に限定したグループ化を行なうことによって、効率的に色再現範囲内への色変換を行なうことができる。さらに、色を変化させることで画像全体の再現性の変化する度合いを重要度として導入することで、より入力画像に忠実な色の再現が行なえるように、色再現範囲内への色変換が実現できるという効果がある。また、画像中における比較的小さな部分でも、その領域を重要領域として指定することでグラデーションなどの階調性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の画像処理装置および画像処理方法を実現する第1の実施の形態を示す概念ブロック図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態を実現する構成例を示すブロック図である。
【図3】 L* C* H°色空間を分割して作成する単位空間の説明図である。
【図4】 本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ抽出部15の動作の一例を示すフローチャートである。
【図5】 本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ解析部16のクラスタの色分布認識処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図6】 本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ解析部16のクラスタの統合と削除処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図7】 本発明の第1の実施の形態を実現する構成例においてクラスタ別色変換部17が行なう色変換とクラスタの色分布との対応の一例の説明図である。
【図8】 本発明の第1の実施の形態を実現する構成例におけるクラスタ別色変換部17の動作の一例を示すフローチャートである。
【図9】 色分布がフラットのクラスタci の代表色Mi を初期プロファイルに基づいて色変換する場合の説明図である。
【図10】 色再現範囲外の色を含む色分布がグラデーションであるクラスタci に属する画素の色を色再現範囲内へ色変換する場合の説明図である。
【図11】 フラットリストの一例の説明図である。
【図12】 色再現範囲外のクラスタの色変換後の代表色に類似する代表色を持つクラスタが存在するか否かを調べる方法の一例の説明図である。
【図13】 色識別性が低下すると判定された場合に代表色Mi"を算出する処理の一例の説明図である。
【図14】 本発明の画像処理装置および画像処理方法を実現する第2の実施の形態を示す概念ブロック図である。
【図15】 本発明の第2の実施の形態を実現する構成例を示すブロック図である。
【図16】 色再現範囲内のクラスタの代表色を色識別性が低下しないように変換する変換ベクトルを算出する処理の一例の説明図である。
【符号の説明】
1…画像データ入力部、2…画像データ解析部、3…グループ作成部、4…色変換部、5…画像データ出力部、6…重要領域作成部、7…グループ作成部、8…色変換部、11…画像データ入力装置、12…入力側色変換部、13…一時データ記憶装置、14…重要色抽出部、15…クラスタ抽出部、16…クラスタ解析部、17…クラスタ別色変換部、18…出力側色変換部、19…画像データ出力装置、21…重要領域作成部、22…クラスタ抽出部、23…クラスタ別色変換部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for performing color conversion on input color image data so as to be within a color reproduction range of an output device (device).
[0002]
[Prior art]
As one of the image processes, there is a color conversion process for performing color conversion of color image data so as to be within the color reproduction range of an apparatus (device) that outputs color image data. For example, when a color image is output on a display, a printer, or the like, not all colors can be expressed, and only colors within the color reproduction range of the output device (device) are output. Hereinafter, the assumed color reproduction range of the output device (device) is simply referred to as a color reproduction range. When the color image data to be output has a color that deviates from the color reproduction range, color conversion processing for converting a color that deviates from the color reproduction range into a reproducible color is required.
[0003]
Conventionally, various methods have been devised for color conversion of how to reproduce colors that cannot be reproduced by an output device. There are three typical conversion methods: a conversion method that preserves gradation, a conversion method that preserves hue, and a conversion method that preserves brightness.
[0004]
The conversion method that preserves gradation is a method that changes not only colors outside the color reproduction range but also reproducible colors at a certain ratio so that all colors of the target color image data can be reproduced. . In this method, the difference in each color is preserved, so that the color change such as gradation is preserved. Therefore, it is suitable for color conversion for an image such as a photograph that emphasizes gradation. However, when the target color image has a color greatly deviating from the color reproduction range, there is a drawback that the color of the entire color image changes greatly.
[0005]
On the other hand, in the conversion method that preserves the hue and lightness, only the color outside the color reproduction range is changed to the outer edge color of the color reproduction range without changing the hue and lightness. As a result, the overall color change can be kept low. However, since only the color outside the color reproduction range is changed, if the converted color and its neighboring colors exist in the color image data before the conversion, the distinguishability between those colors and the changed colors is increased. There is a disadvantage that it deteriorates. For example, if a part of the gradation is a color outside the color reproduction range, this conversion causes a part of the gradation to be the same color, resulting in a reduction in gradation. In addition, the color that could be identified in the color image data before the conversion becomes almost the same color due to this conversion, and the distinguishability may deteriorate.
[0006]
In order to compensate for the drawbacks of the three typical conversion methods described above, there is also a method of selecting a conversion method according to the type and characteristics of the image. For example, in the device described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-16739, the number of pixels outside the color reproduction range is counted, and in the device described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-287469, the number of pixels in the color reproduction range. When the ratio of the number of pixels outside the color reproduction range is small, color conversion is performed using a conversion method that preserves the hue, and when the ratio of the number of pixels within the color reproduction range is small, the gradation is preserved. Color conversion is performed by the conversion method. Furthermore, in the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-162181, the color space is divided into a plurality of blocks for each hue, the number of pixels outside the color reproduction range is counted for each block, and the ratio of the count values is When there is a large block, color conversion is performed using a conversion method that preserves gradation, and in other cases, color conversion is performed using a conversion method that preserves hue. In these apparatuses, since the conversion method is selected based on the number of pixels inside and outside the color reproduction range, there is a problem that a part of gradation of gradation including many colors within the color reproduction range is lost.
[0007]
Further, for example, in the color image conversion apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-203234, the uniform color space is divided into unit spaces, the number of pixels included in each unit space is obtained, and is out of the color reproduction range. For the unit area, color conversion is performed by mapping the unit area to another color unit area having a constant brightness according to the number of pixels. According to this technology, since the case where a color outside the color reproduction range is converted to the same color as other used colors is reduced, the gradation of gradation can be preserved, and the color distinctiveness can be preserved. The decrease can also be kept low. In addition, since colors within the color reproduction range are almost always expressed as they are, unnecessary color changes can be prevented. However, since color conversion is performed only for a unit space outside the color reproduction range, for example, color gradation may be lost due to color conversion in the unit space outside the color reproduction range.
[0008]
In order to solve the problems described so far, for example, in Japanese Patent Application No. 8-118026, attention is paid to the partial color distribution and position of the color image, and the gradation of the gradation portion and the color identification of the flat portion. An image processing apparatus that retains the characteristics and does not degrade the color reproducibility of the entire color image as much as possible is shown. This method creates groups for each color distribution and position in the color image and performs color conversion for each group. According to this method, the gradation part can be reproduced as a gradation, and at the same time the flat part is The entire color image can be reproduced as faithfully as possible while maintaining color discrimination. However, since a group is created for each color distribution and position of color image data, there is a drawback that the processing speed is slow. In addition, since color conversion is performed so that the gradation property of the gradation portion and the color discrimination property of the flat portion are equally maintained for all colors included in the color image data, it has a great influence on the color image. The color may be changed unnecessarily.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is determined to be important in an image while maintaining the gradation of a gradation portion and the color discrimination of a flat portion existing in the same image. It is an object of the present invention to provide an image processing apparatus and an image processing method for efficiently performing color conversion processing with particular attention to colors and regions.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the image processing apparatus, image data input means for inputting image data, and image data analysis for extracting one or more important colors from the image data input by the image data input means Recognizing the color of the image data and its distribution on the image plane based on the important color extracted by the image data analyzing means and the color similar to the important color and different colors on the image plane Group creating means for generating a group for each distribution, group analyzing means for recognizing the color distribution for each group generated by the group creating means and classifying the group into gradation or flat, and the image data analyzing means Color conversion according to the classification by the group analysis means based on the important color extracted by the color and the color reproduction range of the output device. It is characterized in that it comprises a power sale color conversion means.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the image processing apparatus, image data input means for inputting image data, area instruction means for instructing an important area in the image data input by the image data input means, and Image data analysis means for extracting one or more important colors from the image data input by the image data input means, the important colors extracted by the image data analysis means, colors similar to the important colors, and the region indication Group creating means for recognizing the color of the image data and its distribution on the image plane based on the important area instructed by the means and generating a group for each different color and distribution on the image plane; Group analysis means for recognizing the color distribution of each group generated by the creation means and classifying the group into gradation or flat , It is characterized in that it comprises a color conversion unit that performs color conversion according to the classification by the group analysis unit based on the color reproduction range of the image data analysis means important color output device extracted by.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first or second aspect, the image data analyzing unit calculates a frequency in the color space of the image data input by the image data input unit. A color having a frequency or a ratio of the frequency to the whole of which is a threshold value or more is extracted as an important color.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the third aspect, the image data analyzing unit is configured such that the image data input by the image data input unit is a color outside a color reproduction range in the output device. The important color is passed to the group creating means.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first or second aspect, the group creating unit creates a group by clustering based on the important color extracted by the image data analyzing unit. It is what.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the fifth aspect, the group creating means includes a clustering threshold value between a cluster including the important color extracted by the image data analyzing means and a cluster not including the important color. It is characterized by changing parameters.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first or second aspect, the color conversion unit determines a color conversion parameter so as not to change the important color extracted by the image data analysis unit as much as possible. The color conversion is performed.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the second aspect, the color conversion means includes an important color extracted by the image data analysis means and an important area designated by the area instruction means. In this case, the color conversion parameters are determined so as not to change the color and gradation in the region as much as possible, and color conversion is performed.
[0018]
According to the ninth aspect of the present invention, in the image processing method, one or more important colors are extracted from the input image data by the image data analysis means, and the extracted important colors and colors similar to the important colors are extracted. Based on the color of the image data and its distribution on the image plane, a group for each different color and its distribution on the image plane is generated by the group creating means, and the generated color distribution for each group is generated. Recognizing and classifying the group into gradation or flat by group analysis means, and performing color conversion according to the classification by the color conversion means based on the important color and the color reproduction range of the output device. is there.
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image processing method, one or more important colors are received from the input image data while receiving an instruction about an important area in the image data input by the image data input means. Are extracted by image data analysis means, and the color of the image data and its distribution on the image plane are recognized on the basis of the extracted important color, the color similar to the important color and the important area, and different colors A group for each distribution on the image plane is generated by the group creating means, the generated color distribution for each group is recognized, the group is classified into gradation or flat by the group analyzing means, and the important colors and The color conversion unit performs color conversion according to the classification based on the color reproduction range of the output device.
[0020]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image processing method according to the ninth or tenth aspect, when the important color is extracted, a frequency in the color space of the image data is calculated, and the frequency or the frequency is calculated. A color whose ratio to the whole is equal to or greater than a threshold is extracted as an important color.
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image processing method according to the ninth or tenth aspect, when the important color is extracted, a color outside the color reproduction range in the output device of the input image data and A color that is estimated to convert a color outside the color reproduction range is extracted as an important color.
[0022]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image processing method according to the ninth or tenth aspect, when the group is generated, the group is generated by clustering based on the important color. .
[0023]
The invention according to
[0024]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image processing method according to the ninth or tenth aspect, when performing the color conversion, a color conversion parameter is determined so as not to change the important color as much as possible, and the color conversion is performed. It is characterized by doing.
[0025]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image processing method according to the tenth aspect, when the color conversion is performed, if the important color and the designated important area exist, the color and the gradation in the area are indicated. Color conversion parameters are determined so that the tonality is not changed as much as possible, and color conversion is performed.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a conceptual block diagram showing a first embodiment for realizing an image processing apparatus and an image processing method of the present invention. In the figure, 1 is an image data input unit, 2 is an image data analysis unit, 3 is a group creation unit, 4 is a color conversion unit, and 5 is an image data output unit.
[0027]
The image
[0028]
The output target image data input by the image
[0029]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example for realizing the first embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an image data input device, 12 is an input side color conversion unit, 13 is a temporary data storage device, 14 is an important color extraction unit, 15 is a cluster extraction unit, 16 is a cluster analysis unit, and 17 is a color conversion for each cluster.
[0030]
The image
[0031]
The input side
[0032]
The temporary
[0033]
The important
[0034]
3 shows L*C*It is explanatory drawing of the unit space created by dividing the H ° color space. FIG. 3A is an explanatory diagram of lattice points formed when the color space is divided, and FIG. 3B is an explanatory diagram of a unit space having the above-described lattice points at the center of gravity. FIG. 3A shows an example in which Np = 4, and the solid line in the figure shows a part of a plane obtained by dividing each axis. The intersections of the three axes and the dividing plane are lattice points, and in FIG. 3A, only a part of the outside is indicated by black circles.
[0035]
The black circles shown in FIG. 3B are grid points formed by dividing the color space, and a unit space having this grid point at the center of gravity is generated so as to be adjacent to the same shape and size as the adjacent unit space. To do. In FIG. 3B, four unit spaces having four adjacent lattice points at the center of gravity are indicated by solid lines and broken lines.
[0036]
Here, if the image data does not include a color outside the color reproduction range, the following processing of the
[0037]
The
[0038]
In this example, as a feature used for the process of extracting a cluster, L*C*Five features were used: brightness, saturation, hue in the H ° color space, and X and Y coordinates in the image plane. The present invention does not limit the features to be used to these five, and any number of features may be used as long as the features to be used include features relating to color. For example, CIE L*a*b*Three features represented in color space may be used.
[0039]
The process of extracting a cluster which is a set of pixels having similar features can be realized by a process generally called clustering. For example, the rearrangement method which is one of the non-hierarchical clustering shown in “Image Analysis Handbook”, University of Tokyo Press (hereinafter referred to as Document 1) can be used. The present invention is not limited to this rearrangement method, and any method may be used as long as it can extract clusters having similar characteristics.
[0040]
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the
[0041]
First, in S101, an initial cluster is generated based on the important color extracted by the important color extraction unit. Here, important color Ai(1 ≦ i ≦ NimpNimpIs the number of important colors) and the coordinates D of the image data [x, y] (1 ≦ x ≦ W; 1 ≦ y ≦ H; W and H are the width and height of the image data, respectively).xy= (Lxy, Cxy, Hxy,) (Lxy, Cxy, HxyAre the absolute values of the differences from the pixel brightness (brightness, saturation, hue) at the coordinates [x, y] of the image data, respectively.2Smaller pixels are extracted as one initial cluster. As a result, one or more initial clusters consisting of one pixel can be extracted.
[0042]
In addition, a cluster center used for pixel rearrangement is calculated for each extracted initial cluster. Here, a five-dimensional vector V consisting of the brightness, saturation, hue and X-coordinate and Y-coordinate in the image plane of only one pixel belonging to each initial cluster.i (1 ≦ i ≦ Nc; Nc is the number of clusters) was defined as the cluster center. In the subsequent pixel rearrangement processing, only the pixels belonging to the cluster extracted here are the processing targets. Therefore, the pixel set to be processed is temporarily stored.
[0043]
In S102, in order to speed up the convergence of the loop after S103, the initial cluster composed of one pixel generated in S101 is integrated. In this example, the cluster center V of the two clusters generated in S101.i (1 ≦ i ≦ Nc) and VjDistance d with (1 ≦ j ≦ Nc)ijIs a preset threshold ThThree If smaller than these, these clusters are integrated and the cluster center is recalculated. Cluster center Vi (1 ≦ i ≦ Nc) and Vj Distance d with (1 ≦ j ≦ Nc)ijWas calculated using equation (1).
[Expression 1]
Where Vi = (Li, Ci, Hi, xi, yi ), Vj = (Lj, Cj, Hj, xj, yj ).
[0044]
In addition, an average vector of five-dimensional vectors composed of the brightness, saturation, hue, and the X coordinate and Y coordinate in the image plan view of the pixel belonging to the cluster was used at the cluster center of the cluster composed of a plurality of pixels. For example, cluster center Vi (1 ≦ i ≦ Nc) can be calculated by using equation (2).
[Expression 2]
Where Nci Is cluster ci Is the total number of pixels belonging to Lik, Cik, Hik, Xik, YikRespectively, cluster ci Are the lightness, saturation, hue, X coordinate, and Y coordinate of the kth pixel.
[0045]
In S103, for the pixels belonging to the cluster extracted in S101, it is checked which cluster center is closest to the cluster, and the cluster is reconfigured. Here, the weighted distances between the pixel to be rearranged and all cluster centers are calculated in a feature space consisting of five dimensions of pixel brightness, saturation, hue, and X and Y coordinates of the image plane. Here, in order to improve the efficiency of processing, the weighted distance may be calculated only for the cluster center existing in the vicinity of the pixel to be rearranged instead of all the clusters. Pixels are rearranged so that the target pixel belongs to the cluster corresponding to the cluster center having the smallest weighted distance. Weighted distance di For example, the target pixel and the cluster center Vi From (1 ≦ i ≦ Nc), it can be obtained by equation (3).
[Equation 3]
Where (LT, CT, HT, xT, yT ) Are the coordinates on the 5-dimensional feature space of the target pixel T, and Vi = (Li, Ci, Hi, xi, yi ). Further, a, b, c, d, and e are weighting factors corresponding to the respective features. By appropriately determining this weighting factor, the generated group can be adjusted. For example, if c is set relatively large and d and e are set relatively small, if the hue is close, it can be configured as one cluster even if the distance on the image plane is slightly longer.
[0046]
As a result of the above-described calculation of the weighted distance, the smallest weighted distance between a certain pixel and the cluster center is set to a predetermined threshold value Th.Four In the case of larger than this, in order to create a more appropriate cluster, it is also possible to newly generate a cluster of one pixel.
[0047]
In S104, the cluster center of the cluster reconfigured in S103 is calculated. The cluster center calculation method is the same as the method described in S102.
[0048]
In S105, it is checked whether or not the cluster has been changed by the pixel rearrangement performed in S103. If not changed, the pixel rearrangement is considered to have converged, and the cluster extraction process is terminated. If it has been changed, the process returns to S103 and the process is repeated.
[0049]
In the example described here, clusters were extracted in a form limited to important colors and colors similar to important colors, but the colors were classified into multiple classes according to the distance from the important colors, and rearranged according to the representative color class. It is also possible to change the parameters and thresholds used. For example, by defining three classes of important colors, colors similar to important colors, and other colors, and setting thresholds so that smaller clusters are obtained for classes closer to important colors, it is important to Color distribution as detailed as the color is obtained, and as a result, color conversion with higher reproducibility can be realized.
[0050]
Returning to FIG. 2, the
[0051]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the cluster color distribution recognition process of the
[0052]
In S112, the L of pixels belonging to the cluster is determined in order to determine the color distribution in the cluster.*C*A dispersion vector in the H ° color space is calculated. For example, by using the equation (4), the cluster ci Variance vector Si 2(1 ≦ i ≦ Nc) can be calculated.
[Expression 4]
Where cluster ci Cluster center Vi = (Li, Ci, Hi, xi, yi ). Thereafter, Mi = (Li, Ci, Hi ) For cluster ci This is called the representative color.
[0053]
In S113, L of pixels belonging to the cluster*C*Threshold value Th in which the magnitude of the dispersion vector in the H ° color space is set in advanceFive If it is smaller, it is determined that the color distribution in the cluster is substantially uniform, and the cluster c is determined in S114.i An attribute of “flat” is added to. If it is larger, it is determined that the color distribution in the cluster changes with a certain width, and the cluster c is determined in S115.i An attribute of “gradation” is added to. Of course, each variance value of brightness, saturation, and hue and the threshold value ThFiveMay be compared, or a different threshold Th for each value of brightness, saturation, and hue.5L, Th5C, Th5H May be compared.
[0054]
In S116, it is checked whether or not there is a cluster whose color distribution has not yet been recognized. If it remains, the process returns to S111 and the process is repeated. If not, the color distribution recognition process ends.
[0055]
Here, only the dispersion vector is used to examine the color distribution of the cluster. However, the present invention is not limited to this, and the color changes smoothly from “flat” where the color distribution is substantially uniform. Any method can be used as long as it can be classified into two color distributions of “gradation”. Further, for example, following the above-described processing, the threshold Th in which the size of the dispersion vector is set in advance is set.Five Is larger than the threshold value Th that the color change rate is set in advance by further examining the color change rate of adjacent pixels in the cluster.FiveIt is also possible to add an attribute of “gradation” when it is smaller than “other” and “other” when it is larger.
[0056]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of cluster integration and deletion processing operations of the
[0057]
In S123, cluster ci And cluster cj Representative color Mi And Mj Threshold value Th in which the magnitude of the difference vector is preset6 If it is smaller, in step S124, the cluster ci And cluster cj Variance vector Si 2And Sj 2Threshold value Th in which the magnitude of the difference vector is preset7 Check if it is smaller than. If this is also small, two clusters ci And cluster cj Are determined to be similar to each other, and in S125, the cluster ci Cluster cj To integrate. When integrated, cluster cj Is deleted and updated by integration ci Is the cluster representative color M againi And the variance vector Si 2Is calculated in advance. If the condition is not satisfied during the comparison in S123 and S124, the process proceeds to S126.
[0058]
In S126, cluster ci Cluster c to be compared withj Is still left, and if it remains, the process returns to S122 and the process is repeated. If not, the process proceeds to S127.
[0059]
In S127, the cluster c to be processedi Total number of pixels belonging to Nci Is preset and the threshold value Th8 Check if it is smaller than. And if it is small, cluster ci Is determined to be an isolated minute cluster, and is deleted in S128. If larger, the process proceeds to S129 as it is.
[0060]
In S129, the cluster c not selected in S121i Is checked, if it remains, the process returns to S121 to repeat the process. If not, the cluster integration and deletion process is terminated.
[0061]
In this example, the cluster integration condition is that the representative color of the two clusters and the color distribution are similar. However, in the case of a gradation having a large range, there is a disadvantage that the cluster is divided into a plurality of clusters. . Therefore, when configuring a higher-accuracy color conversion device, if the color change rate of the adjacent portion of the cluster having the gradation color distribution is examined, and if this is small, the two clusters are integrated. Good.
[0062]
The
[0063]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the correspondence between the color conversion performed by the cluster-specific
[0064]
Here, for the general cluster, color conversion into the color reproduction range is performed so that the color discrimination can be maintained for the flat portion of the input image. Basically, color conversion is not performed within the color reproduction range, and when a color outside the color reproduction range is included, a preset initial profile is used. Further, the gradation portion is subjected to color conversion within the color reproduction range so that the gradation can be maintained. If it is within the color reproduction range, color conversion is not performed. If a color outside the color reproduction range is included, a color conversion is performed by creating a profile depending on the color distribution in the cluster. For special clusters, color conversion is performed using a preset initial profile.
[0065]
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the cluster-specific
[0066]
In S132, the target cluster ciIt is checked whether the color distribution of is flat. This is determined based on the color distribution obtained by the
[0067]
Target cluster ciIn step S133, a list of clusters having a flat color distribution is created. Here, the target cluster ci To the flat list. In this example, for the sake of efficiency, color conversion is performed using a single profile for a cluster having a flat color distribution and a special cluster. The process of S133 is a preprocess for this purpose.
[0068]
In S134, the target cluster ci It is checked whether or not includes pixels outside the color reproduction range. If so, the target cluster c is obtained in S135.i Representative color Mi The color conversion of representative colors is performed by applying an initial profile set in advance. The result of this color conversion is recorded in a flat list.
[0069]
The initial profile in this example is composed of a set of conversion vectors that move only the colors outside the color reproduction range in the saturation direction without changing the lightness and hue and paste them to the outer edge of the color reproduction range. . No conversion is performed for colors within the color reproduction range. FIG. 9 shows a cluster c having a flat color distribution.i Representative color Mi Is an explanatory diagram when color conversion is performed based on an initial profile. In this figure, for the sake of simplicity, a plane represented by saturation and hue is shown. In the figure, the solid line is the outer edge of the color reproduction range, and the black circle is a flat cluster c.i Representative color Mi The solid arrow is the representative color Mi Transformation vector u corresponding toi It is. As shown in FIG. 9, for example, the representative color M outside the color reproduction range.2, MFive, M6Is the transformation vector u2, uFive, u6Is converted to the outer edge of the color reproduction range. At this time, the hue and brightness are maintained, and only the saturation is changed. The representative color M within the color reproduction range1, MThree, MFour, M7, M8Does not convert.
[0070]
Target cluster ciIf the color distribution of the cluster is gradation, the cluster c in S136.i The area on the image plane occupied by is added to the gradient mask. Eventually, a mask corresponding to an area occupied by all clusters whose color distribution is gradation is created. Since gradation conversion is performed for each cluster and color conversion for other portions is performed later, it is created in order to obtain an area to be subjected to color conversion for other portions.
[0071]
In S137, the target cluster ci It is checked whether or not includes pixels outside the color reproduction range. If it is not included, no conversion into the color conversion range is required, and the process proceeds to S139 without doing anything. If it is included, a cluster c having a gradation color distribution is obtained in S138.iIs converted to a color reproduction range that retains gradation. Here, the target cluster ci The vector v having the largest distance between the pixel outside the color reproduction range belonging to and the outer edge of the color reproduction rangei For this vector vi Is used as a conversion vector to convert the color of a pixel whose color distribution including a pixel outside the color reproduction range belongs to a gradation cluster.
[0072]
FIG. 10 shows a cluster c in which the color distribution including colors outside the color reproduction range is gradation.i It is explanatory drawing in the case of color-converting the color of the pixel which belongs to to the color reproduction range. In this figure, for the sake of simplicity, a plane represented by saturation and hue is shown. In the figure, the solid line is the outer edge of the color reproduction range, and the black circle is the cluster ci Is a color of a pixel belonging to, and a solid arrow indicates a vector vi It is. The dotted arrow indicates cluster c.i The color of a pixel belonging to the vector vi The black square indicates the color of the pixel after color conversion. Vector v with the largest distance from the outer edge of the color reproduction rangei By performing color conversion usingiAll the colors are within the color reproduction range. At this time, cluster ciSince the relative change amount between each color is stored as it is, the gradation is maintained.
[0073]
In this example, cluster ci The color of all pixels belonging to the vector vi However, the present invention is not limited to this, and any method can be used as long as the color of the pixel belonging to the target cluster can be converted into the color reproduction range while maintaining the gradation in the cluster. May be. For example, in order to minimize the influence of color conversion on other colors, the cluster ci The color distribution of all pixels belonging to the vector vi The color may be converted within the color reproduction range after being reduced according to the size of the image.
[0074]
In S139, it is checked whether or not an unprocessed cluster still remains. If it remains, the process returns to S131 and the process is repeated. If not, the processes of S140 and S141 are performed. Immediately before performing the process of S140, a flat list that is a list of clusters having a flat color distribution is completed. Note that the representative color after color conversion by the process of S135 is also recorded in this flat list, and the representative color M outside the color reproduction range is recorded.i Is MiShall be converted to '. Representative color M within the color reproduction rangei Is the representative color M after the conversioniEqual to '. In addition, for a cluster having a gradation color distribution, color conversion has already been completed by the processing of S138.
[0075]
FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a flat list. This figure is created based on the example shown in FIG. Therefore, the cluster c in which the representative color exists within the color reproduction range1, cThree, cFour, c7, c8 The representative color is equal to the converted representative color. In addition, cluster c2, CFive, C6Since the representative color is outside the color reproduction range, the representative color M is outside the color reproduction range.2, MFive, M6 Representative color M converted from2', MFive', M6'Is the color of the outer edge of the color reproduction range.
[0076]
In S140, referring to the flat list, the representative color M after color conversion is displayed.iIs scanned to determine whether there is a cluster having a representative color similar to the representative color after color conversion of the cluster outside the color reproduction range. If this is present, there is a possibility that the distinguishability from other colors may be deteriorated by color conversion. In order to prevent such deterioration of color discrimination, the initial profile is corrected. Here, the representative color M after color conversion of the cluster outside the color reproduction range.iThe difference between the hue of 'and the predetermined threshold Th9 Extract smaller clusters as likely to be similar.
[0077]
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a method for examining whether or not there is a cluster having a representative color similar to the representative color after color conversion of a cluster outside the color reproduction range. In this figure, the representative color M of the cluster outside the color reproduction range.2 About its hue H2 The difference in hue with Th9 Search for clusters with smaller representative colors. In this example, the representative color M1 And MThree Is Hue H2The difference in hue with Th9Smaller than. Therefore, representative color M2The color of a cluster with1And MThreeThis representative color M may be similar to a cluster having1, MThreeIs extracted.
[0078]
Then, the color difference between the representative color extracted as having the possibility of being similar and the converted representative color is calculated, and this color difference is determined by a predetermined threshold Th.TenIf it is smaller, the color discriminability is determined to be reduced. In the present invention, the present invention is not limited to this method, and any method may be used as long as it can extract a representative color having a similar color to the extent that the color discrimination is reduced.
[0079]
If it is determined that the color discrimination is deteriorated, the conversion vector in the initial profile corresponding to the representative color of the cluster outside the color reproduction range that causes the color change or the color in the vicinity thereof is not reduced. Correct it. Here, the representative color M after color conversion of the cluster outside the color reproduction range.iOne or more representative colors M extracted as possibly similar to 'j And the color difference is ThTenThe above and the representative color M after color conversioniM without changing the hue of 'iThe representative color M with the smallest color difference from 'i"Calculate Mi To MiIt is corrected by replacing it with a conversion vector to ".
[0080]
FIG. 13 shows the representative color M when it is determined that the color discrimination is deteriorated.iIt is explanatory drawing of an example of the process which calculates ".2 Is a color outside the color reproduction range, M2'Is a point on the outer edge of the color reproduction range, M1 And MThree Is M2Color determined to be similar to 'M,Three Is a color that has been determined to further deteriorate the discrimination. FIG. 13 shows a three-dimensional space, where the solid line indicates the outer edge of the color reproduction range and the hue is H.2The line of intersection with a plane in the space is shown. Further, the broken line indicates each color M.1, MThreeTo radius ThTenThe spherical surface is shown. M to find here2"Is the outer edge of color reproduction range and color MThree Radius ThTenIs the point of intersection with the spherical surface. Thus, M2 To M2"Transform vector u to2'Can be calculated and replaced with the corresponding transformation vector of the initial profile.
[0081]
In this way, the initial profile is corrected to prevent the color discrimination from being deteriorated, and a profile for performing color conversion of portions other than the cluster having the gradation color distribution is created.
[0082]
In S141, color conversion is performed by applying the profile created in S140 to pixels other than the gradation mask generated in S136.
[0083]
As described above, the color conversion processing performed by the cluster-specific
[0084]
Returning to FIG. 2, the output-side
[0085]
In this way, even when image data that includes colors that cannot be reproduced by the output device is input, color gradation is preserved in the gradation portion, and distinctiveness is preserved in the flat portion, so that reproducible colors can be obtained. Good reproducibility can be obtained by converting the data into and outputting. At this time, by particularly performing such conversion for the important colors, it is possible to improve the reproducibility of the entire image as well as the processing efficiency.
[0086]
FIG. 14 is a conceptual block diagram showing a second embodiment for realizing the image processing apparatus and the image processing method of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. Reference numeral 6 denotes an important area creation unit, 7 denotes a group creation unit, and 8 denotes a color conversion unit. The important area creating unit 6 receives an instruction for an area in the image where it is desired not to change the color as much as possible, and creates an important area in accordance with the instruction. Based on the important area created by the important area creating section 6 and the important color extracted by the image
[0087]
The output target image data input by the image
[0088]
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example for realizing the second embodiment of the present invention. In the figure, parts similar to those in FIG.
[0089]
The
[0090]
In this example, L* C* Clusters are extracted by clustering according to a rearrangement method on a five-dimensional feature space of brightness, saturation, hue, and X and Y coordinates on the image plane in the H color space. As an example of the operation of the
[0091]
In this example, the importance color and the importance area are regarded as being equivalent, and such processing is performed. However, if the importance color and the importance area are differentiated, for example, the importance of the importance area is emphasized. It is also possible to perform the processing of the
[0092]
The cluster-specific
[0093]
The importance of the cluster is cluster ci Total number of pixels belonging to Nci And the number of pixels in the important area, the color difference between the important color and the representative color, and the like. In this example, cluster ci Total number of pixels belonging to Nci Is used as the cluster importance as it is. Therefore, cluster ci Total number of pixels belonging to Nci The more it is, the more important the cluster.
[0094]
The processing in the cluster-specific
[0095]
In the first embodiment described above, as described with reference to FIG. 13, when it is determined that the color discriminability is deteriorated, a cluster having a flat color distribution having a representative color that exists outside the color reproduction range is uniform. The conversion vector to convert was corrected. In the second embodiment, the cluster importance level is used, and the conversion vector of the cluster with low importance level is corrected. Accordingly, when a cluster having a representative color that exists outside the color reproduction range and having a flat color distribution is less important than a cluster within the color reproduction range in which the color discrimination performance is reduced, it is shown in FIG. As described above, the conversion vector that converts a cluster with a flat color distribution with a representative color that exists outside the color reproduction range is corrected. The representative color of the cluster is converted to a color that does not deteriorate color discrimination.
[0096]
FIG. 16 is an explanatory diagram of an example of a process for calculating a conversion vector for converting the representative colors of the clusters in the color reproduction range so that the color discrimination is not deteriorated. In the figure, M2 Is a color outside the color reproduction range, M2'Is a point on the outer edge of the color reproduction range, M1 And MThree Is M2Color determined to be similar to 'M,Three Is a color that has been determined to further degrade color discrimination. FIG. 16 shows a three-dimensional space. The solid line indicates the outer edge of the color reproduction range and the hue is H.2The line of intersection with a plane in the space is shown. Further, the broken line indicates the radius Th.TenThe spherical surface is shown.
[0097]
Here, representative color M2Of the cluster with, and the representative color MThreeWhen comparing the importance of clusters having2Suppose that the cluster with is more important. In this case, as shown in FIG.2Transformation vector u2Instead of changing the color M, as shown in FIG.ThreeMove. For example, color MThree Radius ThTenMove the ball of M,2'At the contact point and MThree Color M with the smallest color difference fromThree'Is calculated. And MThree MThreeConversion vector u to convert to 'Three Is replaced with the corresponding conversion vector of the initial profile by this conversion vector. By configuring in this way, it is possible to reduce the width of change for a color that causes a greater change in reproducibility by color conversion in the image.
[0098]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the color distribution is grouped according to the input image data, and the conversion vector is determined so as to be within the color reproduction range for each group. It is possible to prevent the color discrimination and gradation from being lowered without greatly changing the color of the color. Furthermore, by performing grouping limited to important colors or colors similar to important colors and important colors, color conversion into the color reproduction range can be performed efficiently. In addition, by introducing the degree of change in the reproducibility of the entire image by changing the color as an importance level, color conversion within the color reproduction range can be performed so that color reproduction faithful to the input image can be performed. There is an effect that it can be realized. In addition, even in a relatively small portion of an image, gradation such as gradation can be maintained by designating the region as an important region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual block diagram showing a first embodiment for realizing an image processing apparatus and an image processing method of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example for realizing the first embodiment of the present invention.
[Figure 3] L*C*It is explanatory drawing of the unit space created by dividing the H ° color space.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an operation of cluster color distribution recognition processing of a
FIG. 6 is a flowchart showing an example of cluster integration and deletion processing operations of the
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of correspondence between color conversion performed by a cluster-specific color conversion unit and cluster color distribution in a configuration example that implements the first exemplary embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the cluster-specific
FIG. 9 is a cluster c with a flat color distribution.i Representative color Mi Is an explanatory diagram when color conversion is performed based on an initial profile.
FIG. 10 is a cluster c in which a color distribution including a color outside the color reproduction range is gradation.i It is explanatory drawing in the case of color-converting the color of the pixel which belongs to to the color reproduction range.
FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a flat list.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for examining whether or not there is a cluster having a representative color similar to the representative color after color conversion of a cluster outside the color reproduction range.
FIG. 13 shows a representative color M when it is determined that the color discrimination is deteriorated.iFIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a process for calculating “.
FIG. 14 is a conceptual block diagram showing a second embodiment for realizing the image processing apparatus and the image processing method of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example for realizing a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an example of a process for calculating a conversion vector for converting the representative colors of the clusters in the color reproduction range so that the color discrimination characteristics are not deteriorated.
[Explanation of symbols]
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