(57)【要約】【課題】  ３点の色値と位置で描画される三角グラデーションにおいて、カラーマッチングの補間演算時に発生する量子化誤差を軽減し、グラデーションの階調変化を滑らかにする画像処理方法を提案する。【解決手段】  水平方向のグリッド点間を求め、グリッド点をカラーマッチングした後、隣接するグリッド間を線形補間などで求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
3点の座標で記述されるグラデーションが定義されている色空間で処理する画像処理装置であって、
グラデーションを形成する３点に対して色値と位置とを取得する3点情報取得手段と、
指定した3点を結ぶ輪郭のピクセル数と色値を計算する3点間輪郭情報取得手段と、
取得した輪郭の各ピクセルと水平方向の直線とが交わる点を取得する水平方向交差点取得手段と、
前記交差点の間に存在する各ピクセルのカラーマッチング後の色値と位置とをグラデーションの色値の変化量と色立体との交点を用いて取得する水平方向ピクセル取得手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラデーション描画における、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図形やイメージデータを印刷するカラープリンタ等において扱われる色データは、図形の場合、カラーモードやコマンドにより指定されるＲＧＢ値で与えられ、イメージデータの場合、ＲＧＢ点順次やＲＧＢ面順次の形式で与えられる。また、色データを扱う色空間は、ＲＧＢとは限らずカラープリンタ特有のプリンタ色空間ＣＭＹＫやＣＩＥ等で定義されているＸＹＺ色空間等もある。カラープリンタ内部で印刷が行われる際には、入力された色データに対してカラープリンタで定義されている色空間に対応する色再現処理が施され（例えばＲＧＢからＣＭＹＫへの変換）、実際の印刷出力が行われる。
【０００３】
一般に、カラープリンタにおいて、他のデバイスが扱う色データとのカラーマッチングを考慮した場合、基準となる色空間を一つ定義し、他のデバイスとでそれぞれの色特性にあった色補正を行っている。ここで、他のデバイスは、例えばカラースキャナやＣＲＴ等のカラーディスプレイである。
【０００４】
この場合、カラープリンタ内部の色処理も、基準となる色空間に対応するものになり、例えばカラーディスプレイに表示されるイメージをカラープリンタで出力しても、忠実に再現することが可能となる。
【０００５】
例えば、カラースキャナ、カラーディスプレイ、カラープリンタ等のデバイスで同一の色データを扱うために、基準となる色空間、即ちデバイス非依存色空間を定義し、各デバイスに対応する色空間変換処理を用いて各デバイス固有の色空間へ変換する。これにより、各デバイス間でカラーマッチングを実現することができる。
【０００６】
実際には、各デバイスが本質的に持つ物理的な特性により、各デバイスにおける色再現範囲が異なっているため、測色学的な一致を追求するのは難しい。しかしながら、一般的には、CIE1976 L*a*b*等に代表される色差式で色差を最小にするような色補正が提案されている。
【０００７】
カラーディスプレイではスクリーンに、カラープリンタでは記録紙に、というように、異なるメディア上に表現される２色が等しいか否かを評価する方法において、多くの色差式が提案されている。しかしながら、絶対的に確立されたものはなく、それらは多くの場合、利用する目的により使い分けられているのが実情である。
【０００８】
また、これと同時に、色再現にも幾つかの方法が存在し、やはりその目的により使い分けられている。上述のカラーマッチングを考慮した場合、どのような色再現を目的とするかで、評価する方法も必然的に異なってくる。特に、カラープリンタにおいて、その内部の色再現方法は出力される印刷物の画質に影響する重要な要素となる。
【０００９】
近年、ホストコンピュータにおけるＤＴＰ（Desk Top Publishing）やプレゼンテーションソフトが高機能化し、容易に複雑な描画を表現することができるようになってきた。これらのアプリケーションソフトにより印刷を行う場合、複雑な描画データはプリンタドライバによって最適なＰＤＬデータに変換され、プリンタに送信される。
【００１０】
上記描画における入力から出力までの色空間の推移について説明する。ＰＤＬ（ページ記述言語）ジョブの中には、印刷ページを形成するために必要な各図形（オブジェクト）の情報が含まれる。一般的に、各図形に対しては、任意の色空間を独立に指定することができる。
【００１１】
図５に示すように、まず各色空間からレンダリング色空間へ色変換が行われる。ここで、レンダリング色空間として、ｓＲＧＢ色空間が指定されている場合、色空間圧縮を行う必要がないため、単に色空間変換が行われる。その後、レンダリング色空間からデバイス色空間（デバイスＲＧＢ色空間）へ変換される。このとき、デバイス色空間はプリンタのガマットを持つために色空間圧縮がなされる（ガマットマップ＋色変換）。プリンタ側では、各オブジェクトのデバイスＲＧＢ色空間値を受け取り、プリンタの内部で、このデバイスＲＧＢ色空間からプリンタ色空間ＣＭＹＫへ変換が行われ、印刷出力が実行される。
【００１２】
次に、オブジェクトにグラデーションが存在し、そのグラデーションの処理を行う場合について説明する。ここで、グラデーションとは、図形であって、いくつかの点、例えば矩形のような領域が定義されており、複数の点で端点の色が定義されているものである。
【００１３】
そして、その中間の色の値は、端点から端点への変化により表現される図形である。
【００１４】
図７は、グラデーションの処理を説明するための図である。このグラデーションの図形に対して、カラーマッチング処理を行う場合、計算により発生する量子化誤差に起因して以下の問題が発生する場合がある。
【００１５】
例えば、始点から終点にかけて赤から黒に変化するようなグラデーションオブジェクトを考える。この色変換は図７に示すように、描画ライン上の位置Ｖｉに応じて行う必要がある。このとき、描画位置の変化（Ｖ１−Ｖ２）が移動距離（Ｘ２−Ｘ１）に対して緩い場合、即ち（Ｖ１−Ｖ２）の値が相対的に低い場合、計算による量子化誤差に起因して、色変換結果が、所望の値にならない場合がある。
【００１６】
この問題を、図８を用いて説明すると、グラデーションオブジェクトが、ＲＧＢ色空間でピクセル展開された後、カラーマッチング処理で各ＲＧＢのピクセルが、ＣＭＹＫ値に変換される場合がこれに該当する。各ＣＭＹＫピクセルの値は、カラーマッチング処理による量子化誤差の影響を受けてしまう。つまり、例えばＣＭＹＫ色空間側での変化が単調増加でなければいけない場合でも、図８に示す（Ａ）のように量子化誤差の影響を受け、単調増加にならない場合が出てくる。
【００１７】
これを解決するためには、例えばカラーマッチング処理と、グラデーションの制御点におけるカラーマッチング結果に基づき、グラデーションにおける色の変化値をデバイス色空間上で補間することが考えられる。
【００１８】
即ち、図８に示す（Ｂ）を用いて説明すると、まずグラデーションオブジェクトの端点のみカラーマッチング処理を行い、その後、中間のピクセル描画をＣＭＹＫレンダリング処理の中で生成する場合がこれに該当する。ＣＭＹＫ色空間内で、グラデーションであることを前提に画像を形成すれば、単調増加という条件を満たしながら画像を形成することが可能となる。
【００１９】
よって、一般的に考えると、グラデーションの場合は、図８に示す（Ｂ）の方法、即ち端点のみデバイス色空間へ色空間圧縮した後、デバイス色空間で中間ピクセルを生成する方法が好ましいと言える。
【００２０】
ここで量子化誤差の影響で画質が劣化するという点に関して、図６を用いて、もう少し詳しく説明する。図６は、補間演算を行った場合にグラデーションの色の変換において、単調変化すべき値が、反転する例について説明したものである。グラデーションの画像において反転現象が発生すると、その個所に色の段差等が発生し、その結果から視覚的な画質の劣化を感じるようになる。
【００２１】
実際に計算上の誤差によって反転が起きる例について、以下に具体的な数字の例を挙げて説明する。今、カラーLUTのグリーンチャネルの出力データを８点の、8bit精度の補間演算処理より求める場合について考える。図６にあるように入力側の座標であるグリッドデータは、R軸上のグリッド点で、１６０、１７６の値を持つ。同様に、G軸上のグリッド点は、１９２、２０８、B軸上のグリッド点は、２４０、２５５ の値を持つとする。この格子上のデータは図６に記載がある通りである。
【００２２】
今、LUT格子の中を通過するグラデーションデータ（159,199,251）→（175,207,251）を考えるとき、このグリーンの出力値は単調増加になることが期待される。何故なら、この格子内の変化において端点の値を比較すると、値が増加しているからである。グラデーションの定義として、少なくともこの格子内では増加、もしくは減少という変化が維持されることが期待される。多くの場合、この期待通りの計算結果が算出される。しかしながら、この例では反転現象がおきる事が確認できる。補間演算は8点補間であり、R->G->Bの順で補間次元を畳み込んでいくように計算していくと、この格子内の出力値Gは入力値が168,203,251時点において、その出力値が前ピクセル値の値より低くなる。これは反転が発生していることを示す計算結果である。よって、LUTと補間演算を組み合わせたカラーマッチング処理でグラデーションを作成すると、色再現的には正しい値に近づくが、量子化誤差の影響で反転減少が発生し、その結果、視覚的な劣化が発生することになる。
【００２３】
グラデーションデータは、色立体の内部、または表面を直線的、かつ連続に変化するデータ群である。今、あるグラデーションデータが入力されると、そのデータ群はグラデーション色空間上にある均等に配置された、複数の立方体を横切りながらデータを形成する。そして、一つの立方体を横切る際には、Entry点から立方体内に入り、Exit点から立方体外に出ていく。図９は、その様子を示した概説図である。
【００２４】
図１０は、一つのグラデーションのデータが複数の立方体を横切る時の様子を示した概説図である。図中、グリッド面（図中赤色の面）には、グラデーションの直線の交点が存在する。図１０にあるように、交点P1,P2,P3の座標値は計算により求めることが出来る。
【００２５】
ユーザがアプリケーションなどを使って、プレゼンテーションデータやＤＴＰデータを作成し、そのデータを印刷する場合、プリンタドライバはＧＤＩとしてコールされる描画命令をＰＤＬデータに変換する。このとき、グラデーション指定した図形が含まれていると、グラデーション指定した図形に対してグラデーション描画命令が発行される。
【００２６】
水平方向のグラデーションの量子化誤差を軽減する方法については、特許文献１において、述べられている。
【００２７】
本発明は３点で描画されるグラデーションにおいて量子化誤差を軽減する方法について述べる。
【００２８】
図１１は3点で描画されるグラデーションを表す一例の図である。３頂点の座標とそれぞれの頂点の色を指定し、３つの頂点内で色を変換させる三角グラデーション指定である。このグラデーション描画命令を受信すると、以下に示す式に従ってグラデーション描画を行う。
【００２９】
三角グラデーション指定における三角形領域内の色は以下の第（１）式〜第（３）式で算出される。
【００３０】
三角形の頂点１の座標を(X1, Y1)、色を(R1, G1, B1)とし、頂点２の座標を(X2, Y2)、色を(R2, G2, B2)とし、頂点３の座標を(X3, Y3)、色を(R3, G3 B3) とし、三角形領域内のある点の座標の(X, Y)の色(R, G,B)は、
R = (R1 * S1 + R2 * S2 + R3 * S3) / (S1 + S2 + S3)......（１）
G = (G1 * S1 + G2 * S2 + G3 * S3) / (S1 + S2 + S3)......（２）
B = (B1 * S1 + B2 * S2 + B3 * S3) / (S1 + S2 + S3)......（３）
なお、S1は頂点２、頂点３、領域内座標(X, Y)を３つの頂点とした三角形の面積を示し、S2は頂点１、頂点３、領域内座標(X, Y)を３つの頂点とした三角形の面積を示し、S3は頂点１、頂点２、領域内座標(X, Y)を３つの頂点とした三角形の面積を示す。
【００３１】
【特許文献１】特開2007-208531号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、入力画像に3点で描画されるグラデーションオブジェクトが付加されている場合、カラーマッチングの補間処理時に生じる量子化誤差を軽減し、視覚的な劣化をおさえてグラデーションを出力することができる画像処理装置およびその画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
グラデーションを処理する画像処理装置において、3点で描画されるグラデーションの３つの点に対して色値と位置を取得する3点情報取得手段と、指定した3点を結ぶ輪郭のピクセル数を計算する3点間輪郭数計算手段と、前記各ピクセルの色値を計算する3点間輪郭色値計算手段と、前記で取得した輪郭の各ピクセルと水平方向の直線とが交わる点（１点または2点）を取得する水平方向交差点取得手段と、前記２点の間に存在する色立体との交点を取得してカラーマッチングし、その交点間を補間して各ピクセルの色値と位置を取得する水平方向ピクセル取得手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、3点で描画されるグラデーションにおいて、3点の輪郭部分のピクセルの色値を先に求め、その輪郭部分と水平方向の直線が交わる点を新たな2点とし、その2点間のグリッド点を求めてカラーマッチングを行い、グリッド点間のピクセルの色値を補間して求めることにより、カラーマッチング時の補間演算によって発生する量子化誤差を削減し、画質劣化の少ない滑らかなグラデーションを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３６】
図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、画像を記録媒体上に印刷するプリンタ４０５が、画像処理装置４１に接続されている様子を示している。画像処理装置４１の構成要素として、画像メモリ４０２は、画像データを格納する。画像データは、例えば、画像処理装置４１に接続されるハードディスク等の記憶装置４０１に記憶されており、記憶装置４０１より入力される。グラデーション判定装置４０６は、カラーマッチングで処理するオブジェクトがグラデーションであるか否かを判定し、グラデーションであれば、本発明を実施する。カラーマッチング処理部４０３は、デバイスの色空間から印刷の色空間へのマッチングを行う。出力画像処理部４０４は、画像データをプリンタ駆動信号に変換する。
【００３７】
図４に示す画像処理装置４１において、画像メモリ４０２に格納された画像データは、カラーマッチング処理部４０３に供給される。カラーマッチング処理部４０３においては、外部から供給される入力プロファイル、出力プロファイルを使用して、出力画像処理部４０４を経てプリンタ４０５により印刷される出力画像について、色のマッチングを行う。その後、出力画像処理部４０４において入力デバイスの色空間の値に対して印刷の色空間ＣＭＹＫの各インクの吐出を制御することにより、プリンタ４０５で所望の色を記録媒体上に再現する。
【００３８】
本実施形態においては、グラデーション判定装置４０６によってグラデーションであると判定されたオブジェクトに対し、本発明フローを経由してグラデーションにおいて量子化誤差の影響を軽減し、画質劣化を抑える処理を可能とする。
【００３９】
上述の構成を備える本実施形態における画像処理について説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施形態１を説明する一例のフローチャートである。
【００４１】
図１について説明する。まず、ステップ１０１で、３点の色値と位置を取得する。次に、ステップ１０２で、3点を結ぶ３つの直線でできる輪郭のピクセル数を取得する。次に、ステップ１０３で、輪郭のピクセル各々の色値を計算によって取得する。次に、ステップ１０４で、前述の3点を結ぶ輪郭と水平方向の直線とが交差する2点（または１点）を取得する。次に、ステップ１０５で、前述の2点間のピクセルの色値と位置を取得する。ステップ１０５については後述する。ステップ１０４〜１０５を最初の交差点の位置から最後の交差点まで繰り返すことにより（ステップ１０６）、3点で描画されるグラデーション画像を形成する。
【００４２】
ステップ１０５の、水平方向の2点間のピクセルの色値と位置を取得する処理について、図２で説明する。
【００４３】
まず、水平方向の2点間において、最も色値の変化量が大きいチャネルをメインチャネルとする（ステップ２０１）。次に、ステップ２０２で、グリッドステップあたりのピクセル数を計算で求める。次に、ステップ２０３でグリッド数を取得する。グリッド数は、オブジェクトのレンダリング展開時の大きさから決定できる。次に、最初のグリッド点から（ステップ２０４）、ステップ２０５で、前記で取得したグリッド点の色値と位置を計算する。次に、ステップ２０６で、前記グリッド点の色値をカラーマッチングする。これをグリッド点数分繰り返す（ステップ２０７）。次に、ステップ２０８で、水平方向の最初のピクセルから、隣接するグリッド点間のピクセルの色値をグリッド点の色値を用いた線形補間などによって計算する（ステップ２０９）。これを、水平方向の最後のピクセルまで繰り返し実行し（ステップ２１０）、水平方向の各ピクセルの色値と位置を取得することができる。
【００４４】
図３は、図１、図２のフローをイメージであらわしたものである。実際には図３の順に色値が書き出されるわけではなく、変換された値は画像メモリに格納される。
【００４５】
メモリに格納されたデータを印刷用のデータにラスタライズし、イメージを出力することにより、３点で描画されるグラデーションの画像を取得することができる。
【００４６】
以上説明したように、この画像処理装置は、3点で描画されるグラデーションにおいて、3点の輪郭部分のピクセルの色値を先に求め、その輪郭部分と水平方向の直線が交わる点を新たな2点とし、その2点間のグリッド点を求めてカラーマッチングを行い、グリッド点間の色値を補間して求めることにより、カラーマッチング時の補間演算によって発生する量子化誤差を削減し、画質劣化の少ない滑らかなグラデーションを得ることができる。
【００４７】
なお、3点で描画できるグラデーションは、うち2点を同じ座標と色値に指定すれば、水平方向のグラデーションも描画することができる。
【実施例２】
【００４８】
実施例１で用いた3点で描画されるグラデーションを複数組み合わせることにより、三角形で形成されうる全ての多角形および円に実施例１の効果を適用し、量子化誤差を軽減し、画質劣化を軽減したグラデーション形成することができる。
図１２は、複数の三角形のグラデーションで描画できる多角形のグラデーションを処理するフローチャートである。
【００４９】
ステップ９０１〜ステップ９０６は、実施例１のステップ１０１〜１０６と同じである。ステップ９００で、最初の三角形の情報を取得し、ステップ９０１〜９０６を、最後の三角形まで繰り返す（ステップ９０７）。
【００５０】
以上説明したように、この実施例２により説明される画像処理装置は、複数の三角形のグラデーションにおいて、各三角形の3点の輪郭部分のピクセルの色値を先に求め、その輪郭部分と水平方向の直線が交わる点を新たな2点とし、その2点間の階調の変化がグリッドと交差する点を取得し、グリッド点をカラーマッチングし、そのカラーマッチングした隣接する2点のグリッド間のピクセルの色値を線形補間して求めることにより、三角形で表現しうる多角形のグラデーションオブジェクトにおいて、カラーマッチングの補間演算によって発生する量子化誤差を削減し、画質劣化の少ない滑らかなグラデーションを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１の画像処理装置を説明するフローチャート。
【図２】本発明の実施例１の水平方向の各ピクセルの色値と位置を取得する処理を説明するフローチャート。
【図３】本発明の実施例１のフローのイメージ図。
【図４】本実施形態における画像処理装置の基本構成。
【図５】入力から出力までの色空間の推移を説明する図
【図６】グラデーションの色の変換において、補間演算を行った場合に単調変化すべき値が、反転する例の説明図。
【図７】グラデーションの処理を説明するための図。
【図８】カラーマッチング時のグラデーションの処理を説明するための図。
【図９】色立体をグラデーションデータが横切る様子を示した概説図。
【図１０】複数の色立体をグラデーションデータが横切る様子を示した概説図。
【図１１】3点で描画されるグラデーションを表す一例の図。
【図１２】本発明の実施例２の画像処理装置を説明するフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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