(57)【要約】【課題】  色が調整された画像が表す物品の任意の観察光源下における画像を生成する。【解決手段】  画像および観察光源を設定し(S11)、画像の色を調整し(S13-S15)、色が調整された画像が表す物品の分光データを算出し(S17、S18)、算出した分光データと設定した観察光源に基づき物品の画像を生成する(S19、S20)。【選択図】  図2
2011087018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像および観察光源を設定する設定手段と、
前記画像の色を調整するための調整手段と、
前記色が調整された画像が表す物品の分光データを算出する算出手段と、
前記算出した分光データと前記設定した観察光源に基づき前記物品の画像を生成する生成手段とを有することを特徴とする色処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記分光データから前記観察光源の下の物品の知覚色を計算して前記物品の画像を生成することを特徴とする請求項1に記載された色処理装置。
【請求項３】
さらに、前記物品の画像の所定の領域の分光データを表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1に記載された色処理装置。
【請求項４】
前記設定手段は複数の観察光源の設定が可能であり、前記調整手段は観察光源ごとに色の調整が可能であり、前記算出手段は複数の観察光源の組み合わせに対応する変換マトリクスを用いて前記分光データを算出することを特徴とする請求項1に記載の色処理装置。
【請求項５】
前記設定手段は複数の観察光源の設定が可能であり、前記調整手段は観察光源ごとに色の調整が可能であり、前記算出手段は複数の観察光源それぞれの下の色値に対応する分光データを示すテーブルを用いて前記分光データを算出することを特徴とする請求項1に記載の色処理装置。
【請求項６】
画像および観察光源を設定する設定ステップと、
前記画像の色を調整するための調整ステップと、
前記色が調整された画像が表す物品の分光データを算出する算出ステップと、
前記算出した分光データと前記設定した観察光源に基づき前記物品の画像を生成する生成ステップとを有することを特徴とする色処理方法。
【請求項７】
コンピュータ装置を制御して、請求項1から請求項5の何れか一項に記載された色処理装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項7に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察光源下における物品の知覚色を推定する色処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
商品のデザインは、コンピュータ機器(PC)上で稼働するコンピュータグラフィクス(CG)ソフトウェアを用いて行われる。そして、デザインした商品の色に対応する材料や塗料が選定される。商品が特定の光源で観察されるものではない点を考慮すると、分光的なカラーデザインが必要になる。しかし、分光分布に基づきカラーデザインを行うのは困難であり、一般には、sRGBやCIELABの色空間と特定の光源を組み合わせたカラーデザインが行われている。
【０００３】
特定の光源下でデザインしたRGB値やLab値に対応する材料や塗料を選定した場合、光源が異なれば、想定とは異なる色として知覚される。これを回避するために、複数の光源下における知覚色を考慮してカラーデザインを行うことも可能であるが、複数の光源下におけるRGB値やLab値に対応する材料や塗料び選定は困難である。
【０００４】
特許文献1は、分光反射率画像を一旦CIELAB空間に変換、CIELAB空間上でレタッチし、分光反射率に逆変換する技術を開示する。ただし、分光反射率への逆変換は、三次元（XYZ値）から一次元（分光値）への変換であり、一意に解が定まらない。そこで、特許文献1は、レタッチ前の原画像の分光反射率に近い値を逆変換の解として出力する。
【０００５】
しかし、特許文献1が開示する技術は、他の光源下における知覚色を保証することはできない。また、入力画像として分光反射率画像を必要とするため、既存の商品の色の調整には使えるとしても、商品のデザインを最初から行う場合には適用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2004-005566号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、色が調整された画像が表す物品の任意の観察光源下における画像を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【０００９】
本発明にかかる色処理は、画像および観察光源を設定し、前記画像の色を調整し、前記色が調整された画像が表す物品の分光データを算出し、前記算出した分光データと前記設定した観察光源に基づき前記物品の画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、色が調整された画像が表す物品の任意の観察光源下における画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例1の色処理装置の構成例を示すブロック図。
【図２】色処理装置が実行する色処理の一例を示すフローチャート。
【図３】UI部に表示されるUIの一例を示す図。
【図４】分光反射率の表示例を示す図。
【図５】分光反射率の他の表示例を示す図。
【図６】分光推定部の処理を説明するフローチャート。
【図７】色値再計算部の処理を説明するフローチャート。
【図８】実施例2の色処理装置の構成例を示すブロック図。
【図９】分光推定部の処理を説明するフローチャート。
【図１０】対応表保持部が保持するテーブルの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる実施例の色処理を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
［装置の構成］
図1のブロック図により実施例1の色処理装置11の構成例を説明する。
【００１４】
UI部101は、ユーザが画像ファイルや観察光源を指定（または選択）し、画像の色を調整したりするためのユーザインタフェイス(UI)の表示部である。画像入力部102は、ユーザが指定する画像ファイルを入力するインタフェイスである。画像入力部102は、例えばシリアルバスインタフェイスやネットワークインタフェイスであり、シリアルバスやネットワークに接続された画像入力デバイス、画像記憶デバイス、記憶メディアなどからユーザが指定する画像フィアルを入力する。あるいは、画像入力部102は、カードリーダライタであり、カードリーダライタに挿入されたメモリカードからユーザが指定する画像フィアルを入力する。
【００１５】
光源情報記憶部103は、各種の観察光源の光源情報を記憶し、ユーザが指定する観察光源に対応する光源情報を出力する。色調整部105は、ユーザが設定した調整値を取得する。分光推定部106は、調整値に対応する分光反射率を推定する。表示部104は、分光推定部106が推定した分光反射率を表示する。色値再計算部107は、分光推定部106が推定した分光反射率から色値を再計算する。
【００１６】
マトリクス保持部108は、分光推定部106が色値から分光反射率を推定するためのマトリクスを保持する不揮発性メモリである。バッファメモリ109は、処理途中の演算結果を一時保存する例えばRAMのようなメモリである。また、上記の各構成は、システムバス110を介して相互に接続されている。
【００１７】
［色処理］
図2のフローチャートにより色処理装置11が実行する色処理の一例を説明する。
【００１８】
色処理装置11は、UI部101に、ユーザが画像ファイルや観察光源を指定したり、画像の色調整を行うためのUIを表示する(S11)。UI部101によって画像ファイルと光源が指示され、「画像表示」ボタン1003が押されると(S12)、色処理装置11は、画像入力部102によって画像ファイルを入力する(S13)。そして、指定された光源の光源情報を光源情報記憶部103から読み出して(S14)、画像ファイルの原画像に光源に対応した色変換を施した画像をUIに表示する(S15)。
【００１９】
図3によりUI部101に表示されるUIの一例を説明するが、光源として代表的な蛍光灯光源である高演色3000K、三波長5000K、普通形6500Kの三種類が選択された例を示している。
【００２０】
画像ファイル名入力部1001は、ユーザが色調整する前の原画像、例えば商品（物品）の設計画像（または撮影画像）のファイル名の入力（または選択）欄である。観察光源選択部1002は、色調整対象の物品の観察光源を選択するためのチェックボックスを備え、複数の光源を選択可能である。「画像表示」ボタン1003は、画像入力部102が入力した画像ファイルが示す画像を、選択した観察光源の数分、表示させるためのボタンである。
【００２１】
「画像表示」ボタン1003が押されると、色処理装置11は、選択された観察光源の数分の、光源に対応した色変換を原画像に施した画像を画像表示部1004に表示する。ユーザは、画像表示部1004それぞれに備わるRGB値の各スライダ（画像調整部1005）を操作して、原画像のRGB値それぞれを例えば-50〜+50%の間で任意に調整することができる。R値を+10%にするとは、原画像のある画素の画素値、例えばRGB=(80, 50, 40)を(88, 50, 40)に変更することを意味する。なお、変更後の値が0未満または255超になる場合は、0または255に制限される。
【００２２】
「分光推定」ボタン1006は、色調整後の画像の分光反射率の推定を指示するためのボタンである。「分光推定」ボタン1006が押されると、詳細は後述するが、推定された分光反射率に基づき各観察光源に応じた色値が再計算され、再表示部1007に色調整後の物品の画像が表示される。
【００２３】
ユーザは、画像表示部1004に表示された色調整前の画像と再表示部1007に表示された色調整後の画像の比較、並びに、再表示部1007に表示された色調整後の画像同士の比較により、期待どおりの色か否か、適切な色か否かなどを判定する。色調整後の物品の画像の色が期待どおりではない、または、適切ではない場合、ユーザは「再調整」ボタン1008を押して色の再調整を指示する。また、色調整後の物品の画像の色が期待どおりであり、適切な場合、ユーザは「出力」ボタン1009を押して、推定された分光反射率の出力を指示する。
【００２４】
色処理装置11は、「分光推定」ボタン1006が押されると(S16)、色調整部105により各観察光源に対する調整値に基づき原画像のRGB値を調整する(S17)。そして、分光推定部106により、詳細は後述するが、調整後の画像が示す物品の分光反射率を推定する(S18)。そして、色値再計算部107により、詳細は後述するが、推定した分光反射率と各観察光源の光源情報に基づき各観察光源下の色値を計算する(S19)。そして、再計算した色値に基づき、再表示部1007に色調整後の画像を表示する(S20)。
【００２５】
次に、色処理装置11は、「再調整」ボタン1008が押されたか否かの判定(S21)、「出力」ボタン1009が押されたか否かの判定(S22)を繰り返す。「再調整」ボタン1008が押されると処理をステップS17に戻し、「出力」ボタン1009が押されると、表示部104により、推定した分光反射率を表示する(S23)。
【００２６】
分光反射率の表示は、画像の予め定められた領域の分光反射率の平均値を、例えば、図4に示すようにグラフ表示してもよいし、図5に示すように各波長に対する反射率としてリストしてもよい。また、表示形態は、モニタ表示またはプリンタによる印刷でもよいし、データファイルとして記録媒体などに保存してもよい。また、分光反射率の表示対象領域を再表示部1007に示し、図には示さないポインティングデバイスによって表示対象領域を移動できるようにしてもよい。この場合、色処理装置11は、表示対象領域の移動にともない表示部104の表示を更新する。
【００２７】
［分光推定部］
図6のフローチャートにより分光推定部106の処理を説明する。
【００２８】
分光推定部106は、バッファメモリ109に格納された調整後の画像と観察光源の光源情報を取得し(S81)、取得した画像のRGB値をCIEXYZ値に変換する(S82)。RGB値がIEC61966-2-1で規定されるsRGB色空間の色値であるとすると、下式の変換マトリクスを用いてXYZ値に変換する。
┌ ┐ ┌                    ┐┌ ┐
│X│ │0.4124 0.3576 0.1805││R│
│Y│=│0.2126 0.7152 0.0722││G│      …(1)
│Z│ │0.0193 0.1192 0.9505││B│
└ ┘ └                    ┘└ ┘
【００２９】
次に、分光推定部106は、マトリクス保持部108から、指定された観察光源の組み合わせに対応する変換マトリクスGを取得する(S83)。変換マトリクスGは、複数光源下のXYZ値から分光反射率を推定するマトリクスである。図3に一例を示すUIのように、複数種類の光源から観察光源を複数選択することができる。マトリクス保持部108には、複数種類の光源の任意の組み合わせそれぞれに対応する変換マトリクスGを保持する。例えば、観察光源として高演色3000K、三波長5000K、普通形6500Kが指定された場合、当該三種の光源の組み合わせに対応する変換マトリクスGが取得される。本実施例における変換マトリクスGを下式に示す。
┌              ┐
│g1,1  …  g1,9│
│g2,1  …  g2,9│
G =│  ：  ：  ：  │      …(2)
│g35,1 … g35,9│
│g36,1 … g36,9│
└              ┘
【００３０】
変換マトリクスGの作成方法は後述するが、式(2)に一例を示すように、三種類の光源に対応する変換マトリクスGは、三種類の光源下におけるXYZ値を可視範囲（380〜730nm）の10nmピッチの分光反射率に変換する36×9のマトリクスである。なお、光源の種類が二つの場合は36×6、五つの場合は36×15のマトリクスになる。
【００３１】
分光推定部106は、下式に示すように、取得した変換マトリクスGを用いてXYZ値を分光反射率に変換し(S84)、分光反射率をバッファメモリ109に保存する(S85)。
【００３２】
色変換後の画像の全画素についてRGB値からXYZ値への変換、XYZ値から分光反射率への変換を行えば、分光反射率で表される画像を得ることができる。しかし、原画像のサイズが大きい場合、全画素の分光反射率を計算するのは演算負荷、メモリの使用量が増大する。その場合、原画像の縮小画像を作成して、画像表示部1004に縮小画像を表示し、縮小画像の一画素ごとに分光反射率を計算して再表示部1007の色調整後の画像を表示すれば、演算負荷、メモリ使用量を抑制することができる。
┌    ┐    ┌   ┐
│r380│    │Xbb│
│r390│    │Ybb│
│r400│    │Zbb│
│ ： │    │Xtb│
│r550│ = G│Ytb│      …(3)
│ ： │    │Ztb│
│r710│    │Xn│
│r720│    │Yn│
│r730│    │Zn│
└    ┘    └   ┘
ここで、(Xbb, Ybb, Zbb)は高演色形蛍光灯光源下のXYZ値、
(Xtb, Ytb, Ztb)は三波長形蛍光灯光源下のXYZ値、
(Xn, Yn, Zn)は普通形蛍光灯光源下のXYZ値。
【００３３】
●変換マトリクスの作成方法
次に、CIXYZ値から分光反射率を推定するための変換マトリクスGの作成方法を説明する。
【００３４】
まず、複数の材料（塗料や染料）に対する分光反射率R(λ)を測定または取得する。そして、上記の観察光源の組み合わせに対応する変換マトリクスGを作成する場合は、高演色3000K、三波長5000K、普通形6500Kそれぞれの光源におけるXYZ値を下式により算出する。
X = k∫R(λ)S(λ)x(λ)dλ
Y = k∫R(λ)S(λ)y(λ)dλ      …(4)
Z = k∫R(λ)S(λ)z(λ)dλ
ここで、S(λ)は光源の分光放射輝度、
x(λ)y(λ)z(λ)はCIE等色関数、
積分範囲は380〜730mm。
【００３５】
複数の材料の分光反射率R（λ）、複数光源下におけるXYZ値、変換マトリクスGの関係は、材料の数がnとすると下式で表すことができる。
o = Gv      …(5)
ここで、
┌                ┐
│o380,1 … g380,n│
│g390,1 … g390,n│
o =│  ：   ：   ：  │
│g720,1 … g720,n│
│g730,1 … g730,n│
└                ┘
┌              ┐
│Xbb,1 … Xbb,n│
│Ybb,1 … Ybb,n│
│zbb,1 … zbb,n│
│Xtb,1 … Xtb,n│
v =│Ytb,1 … Ytb,n│
│ztb,1 … ztb,n│
│Xn,1  …  Xn,n│
│Yn,1  …  Yn,n│
│Zn,1  …  Zn,n│
└              ┘
【００３６】
従って、変換マトリクスGは、例えば、最小自乗法を用いて下式により求めることができる。なお、マトリクスGを求める方法として、例えば、ニュートン法やDLS (dumped least square)法などを用いてもよい。
G = ovT(vvT)-1      …(6)
ここで、Tは転置行列を表す。
【００３７】
このようにして作成した光源の任意の組み合わせに対応する変換マトリクスGをマトリクス保持部108に保存する。
【００３８】
［色値再計算部］
図7のフローチャートにより色値再計算部107の処理を説明する。
【００３９】
色値再計算部107は、バッファメモリ109から、観察光源の光源情報を取得し(S91)、推定された分光反射率を取得する(S92)。そして、光源情報に基づき分光反射率から各画素のXYZ値を算出して、指定された光源下のXYZ画像を生成する(S93)。XYZ値の算出には、上述した式(4)を用いる。
【００４０】
次に、色値再計算部107は、下式により、XYZ画像をRGB画像に変換し(S94)、指定された光源に対応するRGB画像をバッファメモリ109に保存する(S95)。
┌ ┐ ┌                       ┐┌ ┐
│R│ │ 3.2406 -1.5372 -0.4986││X│
│G│=│-0.9689  1.8758  0.0415││Y│      …(7)
│B│ │ 0.0557 -0.2040  1.0570││Z│
└ ┘ └                       ┘└ ┘
【００４１】
このように、色調整後の画像に対応する物品の分光反射率を推定し、指定の光源下における色調整前の画像と色調整後の画像を並べて表示する。ユーザは、両画像を参照して、指定の光源下における色調整後の物品の知覚色が期待どおりか否か、適切か否かを容易に判断することができる。
【００４２】
さらに、複数の観察光源下における色調整前後の物品の画像を並べて表示する。ユーザは、複数の観察光源下において、色調整前後の物品の色がどのように知覚されるかを把握することができ、物品の色が期待どおりか否か、適切か否かを容易に判断することができる。
【００４３】
また、色調整後の分光反射率を表示するので、ユーザは、その分光反射率に合った材料を適切に選択することができる。つまり、CGなどによりデザインした色に対する材料の選定に有用である。
【実施例２】
【００４４】
以下、本発明にかかる実施例2の色処理を説明する。なお、実施例2において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００４５】
図8のブロック図により実施例2の色処理装置11の構成例を説明する。実施例2の色処理装置11は、実施例1の色処理装置11のマトリクス保持部108の代わりに対応表保持部111を備える。対応表保持部111は、所定の観察光源下におけるRGB値に対応する分光反射率をテーブルとして保持する。また、実施例2の色処理装置11は、分光推定部106による色調整後の画像が示す物品の分光反射率の推定(S18)が異なる点で、実施例1の動作と異なる。
【００４６】
図9のフローチャートにより分光推定部106の処理を説明する。分光推定部106は、バッファメモリ109に格納された調整後の画像と観察光源の光源情報を取得し(S281)、取得した画像のRGB値をXYZ値に変換する(S282)。RGB値がIEC61966-2-1で規定されるsRGB色空間の色値であるとすると、式(1)の変換マトリクスを用いてXYZ値に変換する。
【００４７】
次に、分光推定部106は、対応表保持部111が保持するテーブルから、指定された観察光源下のXYZ値に対応する分光反射率を参照し(S283)、分光反射率同士を比較して、互いに形状が近い分光反射率を観察光源ごとに選択する(S284)。
【００４８】
図10により対応表保持部111が保持するテーブルの一例を説明する。テーブルには、所定の観察光源下のXYZ値に対応する複数の材料の分光反射率が記録されている。なお、任意の分光反射率を、式(4)によってXYZ値に変換することでテーブルを作成することができる。例えば、各観察光源下のXYZ値に対応する10種類の材料の分光反射率がテーブルに記録されているとする。分光推定部106は、指定の観察光源において、XYZ値に対する分光反射率が描く曲線（材料の分光反射率特性）の形状を参照して、互いに形状が近い分光反射率特性を観察光源ごとに選択する。なお、形状の判定は、例えば、分光的なユークリッド距離によって判定すればよい。
【００４９】
次に、分光推定部106は、観察光源ごとに選択した分光反射率特性を平均化する(S285)。例えば波長ごとの分光反射率に平均値を計算する。そして、平均化した分光反射率をバッファメモリ109に保存する(S286)。
【００５０】
色変換後の画像の全画素についてRGB値からXYZ値への変換、XYZ値に基づく分光反射率の推定を行えば、分光反射率で表される画像を得ることができる。しかし、実施例1と同様に、原画像のサイズが大きい場合、全画素の分光反射率を計算するのは演算負荷、メモリの使用量が増大する。その場合、原画像の縮小画像を作成して、画像表示部1004に縮小画像を表示し、縮小画像の一画素ごとに分光反射率を計算して再表示部1007の色調整後の画像を表示すれば、演算負荷、メモリ使用量を抑制することができる。
【００５１】
このように、予め、所定の観察光源下のXYZ値と、複数の材料の分光反射率特性の対応関係を保持することで、所定の観察光源下のXYZ値から、当該XYZ値に対応する分光反射率を推定して、色調整後の画像が示す物品の分光反射率を推定することができる。
【００５２】
［変形例］
上記の実施例において、一例としてsRGBの画像データを説明した。しかし、画像データはsRGBに限定されるものではなく、例えば、AdobeRGBなど他のRGB空間のデータでもよい。さらに、RGB空間ではなく、CIELAB、CIECAM97、CIECAM02などのカラーアピアランス空間のデータでもよい。
【００５３】
また、上記の実施例において、CIE三刺激値（XYZ値）から分光反射率を算出する例を説明した。しかし、例えばRGB値を直接分光反射率に変換してもよい。また、CIELAB、CIECAM97、CIECAM02などのカラーアピアランス空間を使用してもよい。その場合、実施例1における変換マトリクスや実施例2におけるテーブルは、使用する色空間用のものを使用または作成すればよい。
【００５４】
また、上記の実施例において、観察光源下の原画像に対して、ユーザが色調整を行う例を説明した。しかし、例えば、予め色調整された観察光源下の画像を入力してもよい。また、画像ではなく、RGB値を入力するだけでも構わない。
【００５５】
また、実施例1において、XYZ値を分光反射率へ変換する変換マトリクスGをマトリクス保持部108に保持する例を説明した。しかし、例えば、ユーザが指定した観察光源に応じて、分光推定部106が、動的に変換マトリクスGを生成してもよい。この場合、各観察光源の分光放射輝度と、変換マトリクスGを作成するための学習データである複数の分光反射率を別途保持する。
【００５６】
また、上記の実施例において、分光反射率を、可視範囲380〜730nmを10nm単位でサンプリングした36次元のデータとして説明したが、例えば、波長範囲を380〜780nmとしてもよい。また、サンプリング間隔も10nmではなく5nmや1nmでもよい。
【００５７】
また、上記の実施例において、分光反射率を推定する例を説明した。しかし、推定対象は、分光反射率のような分光データに限らず、例えば、分光透過率や分光放射輝度のような分光データでもよい。
【００５８】
また、上記の実施例において、一例として九種類の観察光源を説明した。しかし、これらは光源の代表例であり、観察光源は当該九種類に限られるわけではない。例えば、色温度をさらに細分化して選択可能にしてもよいし、同じ波形タイプの光源であっても例えばD50と、F8蛍光灯のようにさらに細分化して構わない。
【００５９】
また、実施例2において、テーブルを用いてXYZ値を分光反射率に変換する例を説明した。このテーブルには、すべてのXYZ値に対応する分光反射率を記録する必要はなく、所定間隔でサンプリングしたXYZ値に対応する分光反射率を記録し、未記録のXYZ値に対応する分光反射率は補間演算によって求めてもよい。
【００６０】
また、上記の実施例において、推定した分光反射率から色値を再計算し、再表示部1007に画像を表示する例を説明した。しかし、例えば、再計算した色値をそのまま数値表示してもよいし、原画像色値と再計算した色値の差分を表示してもよい。
【００６１】
［その他の実施例］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はCPUやMPU等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
2011087018.tif 000003
【図２】
2011087018.tif 000004
【図３】
2011087018.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011087018.tif 000007
【図６】
2011087018.tif 000008
【図７】
2011087018.tif 000009
【図８】
2011087018.tif 000010
【図９】
2011087018.tif 000011
【図１０】
2011087018.tif 000012