(57)【要約】【構成】スキャナの読み取り画像をカラー変換するためのカラー変換行列を複数記憶し、ユーザーの選択したカラー変換行列を用いてカラー変換する。【効果】使途に応じた最適なカラー変換ができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリブレーションデータに従って、読み取ったカラー画像をカラー変換するためのカラー変換部を備えたカラースキャナにおいて、
前記キャリブレーションデータとして、カラー変換誤差への評価基準の異なる複数のキャリブレーションデータを記憶するための手段と、
前記複数のキャリブレーションデータの１つを選択してカラー変換を実行するための手段、とを設けたことを特徴とする、カラースキャナ。
【請求項２】
前記各キャリブレーションデータが、デバイス依存のカラー空間からデバイスに対して独立した標準カラー空間への、カラー変換行列であることを特徴とする、請求項１のカラースキャナ。
【請求項３】
カラー空間上での、各キャリブレーションデータでの変換誤差の分布を表示するチャートを備えた、請求項１または２のカラースキャナ。
【請求項４】
前記複数のキャリブレーションデータは、所定のカラーパターンをカラースキャナで読み取った読み取り画像を、デバイス依存のカラー空間からデバイスに対して独立した標準カラー空間へ変換するためのデータであり、
かつ前記複数のキャリブレーションデータは、前記カラーパターンに対する変換誤差の和を最小とするものと、カラー空間内での変換誤差の最大値を最小とするものの、少なくとも２種類のキャリブレーションデータからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかのカラースキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
この発明はカラースキャナに関する。
【０００２】
【従来技術】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０４３７１号公報
【０００４】
【非特許文献１】ＣＩＥ／ＷＤ６１９９６−２−１
【０００５】
上記特許文献１には、カラースキャナに標準カラーパターンを設けておき、このカラーパターンをカラースキャナで読み取って、読み取り誤差を求めることが記載されている。そして上記特許文献１では、読み取り誤差を解消するように、変換テーブルを作成して記憶し、読み取ったカラー画像の出力形態はｓＲＧＢである。
【０００６】
また上記非特許文献１（国際照明委員会ＣＩＥ発行）には、ＲＧＢカラー空間に関する標準カラー空間の、ｓＲＧＢについて記載されている。
【０００７】
発明者は、カラースキャナで読み取ったＲＧＢ等のデータを、ｓＲＧＢ等のデータへ変換することについて検討し、次のような問題に直面した。
▲１▼　ＲＧＢ空間の３点をｓＲＧＢ空間の３点へ変換する際のように、キャリブレーションデータがカラー空間上の少数の点に基づく場合、簡単にキャリブレーションデータを決定できる。しかしこれでは、充分な変換精度が得られない。
▲２▼　キャリブレーションに用いる点が多数になると、変換に必要な非線形性が増すなどにより、変換誤差を無視できなくなる。
▲３▼　変換誤差に対する評価は用途により異なっており、絶対的に正しいカラー変換を目標とするよりも、用途に応じたあるいはユーザーの主観に合致したカラー変換を目標とした方が良い。
【０００８】
【発明の課題】
この発明の基本的課題は、カラー空間上の多数の点を反映したキャリブレーションが容易で、かつユーザーの感覚や使途などに応じたカラー変換ができるようにした、カラースキャナを提供することにある（請求項１〜４）。
【０００９】
【用語法】
この明細書で、カラー座標と色座標や、カラー空間と色空間は同義語で、色とカラーは同じ意味とする。カラー空間は例えばデバイス依存のＲＧＢ空間と、デバイス独立のｓＲＧＢ空間とするが、デバイス依存のＬａｂ空間やＣＭＹＫ空間と、デバイスから独立したｓＬａｂ空間やｓＣＭＹＫ空間等でも良い。なおデバイスから独立したカラー空間を、標準カラー空間と言うことがある。またカラー空間への記号ｓは、デバイスから独立した標準カラー空間であることを意味する。変換は原則として、デバイス依存のカラー空間、例えばキャリブレーション前のカラースキャナのカラー空間から、標準カラー空間へのカラー変換を意味する。
【００１０】
【発明の構成】
この発明は、キャリブレーションデータに従って、読み取ったカラー画像をカラー変換するためのカラー変換部を備えたカラースキャナにおいて、前記キャリブレーションデータとして、カラー変換誤差への評価基準の異なる複数のキャリブレーションデータを記憶するための手段と、前記複数のキャリブレーションデータの１つを選択してカラー変換を実行するための手段、とを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
好ましくは、前記各キャリブレーションデータを、デバイス依存のカラー空間からデバイスに対して独立した標準カラー空間への、カラー変換行列とする（請求項２）。
【００１２】
また好ましくは、カラー空間上での、各キャリブレーションデータでの変換誤差の分布を表示するチャートを設ける（請求項３）。
【００１３】
好ましくは、前記複数のキャリブレーションデータを、所定のカラーパターンをカラースキャナで読み取った読み取り画像を、デバイス依存のカラー空間からデバイスに対して独立した標準カラー空間へ変換するためのデータとし、かつ前記複数のキャリブレーションデータとして、前記カラーパターンに対する変換誤差の和を最小とするものと、カラー空間内での変換誤差の最大値を最小とするものの、少なくとも２種類のキャリブレーションデータを設ける（請求項４）。
【００１４】
【発明の作用と効果】
この発明では、キャリブレーションデータとして、変換誤差への評価基準の異なる複数のキャリブレーションデータを記憶し、これらの１つを選択して用いる。言い換えるとこの発明では、デバイス依存のカラー空間から、デバイス独立のカラー空間へのカラー変換を、誤差無しで行うのは困難であるとの前提に立ち、絶対的に正しいキャリブレーションデータではなく、変換誤差への評価基準を複数設けて、各評価基準において正しいキャリブレーションデータを用いる。いわば相対的に正しいキャリブレーションデータを用いる。そして複数のキャリブレーションデータの１つを、ユーザーの選択などにより選択して実行し、ユーザーの主観に応じた範囲で、あるいは用途などに応じた範囲で、最適のカラー変換を行う（請求項１〜４）。
【００１５】
請求項２の発明では、各キャリブレーションデータをカラー変換行列とする。カラー変換行列以外にテーブルを用いることも可能であるが、テーブルの場合、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの見出しに応じて、デバイス独立のカラー空間の出力座標を出力するためには、３次元のテーブルが必要となる。このテーブルは次元数が多いため大規模なテーブルとなり、作成も記憶も困難である。また小規模なテーブルとすると、テーブルの各点間の補間精度の低下などにより、変換精度を犠牲にすることになる。これに対してカラー変換行列を用いると、大きなメモリを用いずに、高精度にカラー変換を行うことができる。さらにカラースキャナのキャリブレーションをやり直す際などに、テーブルを書き換えるよりも、カラー変換行列を書き換えて記憶する方が容易である。
【００１６】
この発明では、ユーザーがキャリブレーションデータを選択できるように支援するのが好ましい。そこで請求項３の発明では、各キャリブレーションデータでの、カラー空間上での変換誤差の分布を表示するチャートを設ける。このチャートは例えば、デバイスから独立したあるいはデバイスに依存したカラー空間での各位置に対する、変換誤差の分布を表示したものである。そして好ましくは、キャリブレーションデータを変えると、変換誤差がどのように変化するか、ユーザーに判明するように、キャリブレーションデータ毎にチャートを設ける。チャートは例えばカラースキャナに記憶させて、カラープリントによりハードコピーできるようにする、あるいはＬＡＮを介して端末のモニタに表示できるようにする。もしくはハードコピーしたチャートを、カラースキャナに取り付けておくなどでも良い。
【００１７】
キャリブレーションデータに対する変換誤差への評価基準としては、変換誤差の和を最小とするものと、カラー空間内での変換誤差の最大値を最小とするものの、少なくとも２種類の基準がある。そして変換誤差の和を最小とする評価基準では、カラー画像を全体として最も忠実にデバイス独立の標準カラー空間へ変換でき、例えばカラースキャナで読み取ったデータを転送するあるいは保存する場合に適している。これに対して変換誤差の最大値を最小とする基準では、誤差は最大でもある限度以下との忠実性が保証され、カラープリントに適している（請求項４）。
【００１８】
【実施例】
図１〜図５に、実施例のカラースキャナとその動作を示す。これらの図において、２はカラースキャナで、４はＣＣＤカラーセンサで、その出力は例えば（Ｒ，Ｇ，Ｂ）値である。６はアナログフロントエンドプロセッサ（ＡＦＥ）で、ＣＣＤカラーセンサ４の出力を増幅及びＡＤ変換し、８はシェーディング補正部で、照明のばらつきやＣＣＤカラーセンサ４での画素毎の出力ばらつきなどを補正する。
【００１９】
シェーディング補正部８の出力は、カラースキャナ２のデバイス依存のＲＧＢ空間での出力であり、カラー変換部１０でこれをデバイスから独立した標準カラー空間（ｓＲＧＢ空間）のカラー画像へ変換する。なお変換先のカラー空間は、標準化したＣＭＹＫや標準化したＬａｂ空間などでもよい。カラー変換部１０には、カラー変換行列記憶部１２を設けて、複数のカラー変換行列を記憶する。カラー変換部での演算はカラー座標とカラー変換行列との乗算で、デジタルシグナルプロセッサなどで実行する。
【００２０】
カラー変換行列記憶部１２には複数のカラー変換行列を記憶し、これらは変換誤差に対する評価基準が異なっている。例えばカラー変換行列▲１▼では、変換誤差の２乗のカラー空間全体に対する総和が最小となるように、変換行列の値を定めてある。カラー変換行列▲２▼では、変換誤差の２乗の√のカラー空間に対する総和が最小となるように、行列の値を定めてある。またカラー変換行列▲３▼では、カラー空間内での変換誤差の最大値が最小となるように、行列の値を定めてある。
【００２１】
１４は複数のカラー変換行列から１つの変換行列を選択するための選択手段で、ユーザーは後述のＬＡＮなどを介して遠隔から、あるいはカラースキャナに設けた操作部からマニュアルで、カラー変換行列を選択できる。ユーザーが選択しないときには、スキャンした画像の用途を示す入力などがあれば、その入力に対するデフォールト値に従って変換行列を選択する。変換行列を選択する入力も用途の入力もない場合、例えば前回用いた変換行列を用いる、等のデフォールトに対する規則に従って、変換行列を選択する。
【００２２】
カラー変換行列の選択を支援するためデータベース１６を設け、各カラー変換行列に対する色差（変換誤差）の分布を示すカラーチャートを色差分布記憶部１８に記憶する。記憶したチャートはカラープリントし、あるいは端末のモニタに表示する。また簡易には、記憶したチャートのハードコピー（カラープリント）を、カラースキャナ２の機側やマニュアルなどに貼り付け、ユーザーが目視できるようにする。用途／カラー変換行列選択部２０は、スキャンした画像の用途を推定できる場合に、用途に基づいてカラー変換行列を選択するための規則を記憶して、カラー変換行列を選択するためのものである。例えば用途がカラープリントであれば、カラー空間内での変換誤差の最大値を重視した、例えば誤差の最大値を最小とする、カラー変換行列▲３▼を選択する。また用途がカラー画像の転送や保存であれば、カラー空間の全域での変換誤差の和や変換誤差の２乗和を重視するカラー変換行列▲１▼，▲２▼を選択する。前回選択値記憶部２２には、前回用いたカラー変換行列を記憶する。
【００２３】
変換誤差の求め方の例を示す。カラー変換行列を用いてカラー変換した後の誤差（色差）を、Δｒ，Δｇ，Δｂとし、（Δｒ２＋Δｇ２＋Δｂ２）１／２＝ΔＥとし、　ΔＥを変換誤差とする。また変換誤差の２乗の和は、キャリブレーションに用いたカラー空間上の各点について、誤差ΔＥの２乗を積算したものである。実際には、カラー空間上の１００〜１０００程度の点に対して、カラー見本上のカラーパターンに１つのパッチを割り当て、パッチ内を同じカラーにする。そしてパッチ内の各点に対する変換値の平均値と、そのパッチに対する標準化カラー空間での座標との差を，ＲＧＢの各成分毎に求めて変換誤差とする。パッチの数は、例えば２０以上とし、好ましくは１００〜１０００パッチとする。
【００２４】
変換誤差の２乗の和は変換誤差の分散に相当し、変換誤差の平均値はほぼ０である。また変換誤差の和も変換誤差の２乗の和も類似の基準であるが、変換誤差の和は、誤差が小さな部分でも比較的大きな寄与をすると点で２乗の和と異なっている。これに対して、変換誤差の最大値を評価基準とすると、最悪の場合でもカラー座標のずれが所定の範囲内に収まるとのメリットがある。そして経験的に変換誤差の最大値を最小とする基準は、ハードプリントに適している。一方、変換誤差の２乗和や変換誤差の和を最小とする基準は、読み取ったカラーデータをそのまま保存する用途に適している。
【００２５】
２４は画像処理部で、標準化カラー空間の画像に変換された画像に対して、縮小・拡大や回転あるいは平滑化，尖鋭化などの処理を行う。２６は画像メモリ、２８は符号化／復号処理部で、カラー画像を符号化しあるいは復号し、符号化した画像は符号化メモリ３０に記憶する。
【００２６】
３２はＬＡＮインターフェースで、ＬＡＮ３４を介して、読み取ったカラー画像を送出し、あるいは画像を受信する。３６はカラープリンタで、例えばＣＭＹＫのカラー空間で動作し、図示しない変換部で標準化ｓＲＧＢカラー空間からＣＭＹＫ空間へのカラー変換を行って、カラープリントする。３８はカラーファクシミリ処理部で、カラー画像のファクシミリなどを行うが、白黒のファクシミリ処理部でも良い。
【００２７】
図２に、カラーキャリブレーションの過程を示す。キャリブレーションにはカラー見本を用い、これは例えば色彩の異なる１００〜１０００パッチ程度のカラーパターンからなる。そしてこのカラーパターンに対する、キャリブレーション済みの測色計の出力が既知であるものとする。次にこのカラーパターンを、カラースキャナ２のＣＣＤカラーセンサ４で読み取り、この出力をＡとする（ステップ１）。次にキャリブレーション済みの測色計での読み取り値Ｂを、メモリなどから読み出す（ステップ２）。ステップ３で、カラー変換行列Ｓに対する評価基準を決定する。なおカラー変換行列Ｓは　Ｂ＝Ｓ・Ａ　となる３行３列の行列であり、その各係数は定数もしくはＲＧＢ値の１次〜２次程度の多項式である。また誤差ΔＥを、各パッチでのカラーの読み取り値を変換行列Ｓにより標準化カラー空間（ここではｓＲＧＢ空間）へ変換した際の、測色計のデータとの誤差で定義する。即ちパッチ内の各画素に対する変換値の平均値と、測色計のデータとの誤差をＲ，Ｇ，Ｂの各成分毎に求め、これらの２乗和を１／２乗したものを誤差ΔＥとする。変換行列を決定するための演算は、例えばＬＡＮに接続したパーソナルコンピュータなどで行う。
【００２８】
パッチの番号を表す添字としてｉを用い、全パッチに対して誤差ΔＥの２乗の和を求めて、この和を最小とするものを第１の評価基準とする。また誤差ΔＥの全パッチに対する和を最小とするものを第２の評価基準とする。全てのパッチの中での誤差ΔＥの最大値を最小とするものを第３の評価基準とする。これ以外の評価基準として、赤色系の色への忠実度を優先する、あるいはその逆に緑色系や青色系の色への忠実度を優先する、などのように、色毎に誤差に対する重み係数を異ならせたものを評価基準として用いても良い。例えばＲ成分に対する誤差への重みが大きく、Ｇ成分やＢ成分への重みが小さいようにして誤差を求め、誤差の２乗の総和を最小とする基準を用いると、これは誤差の２乗を最小とする基準で、Ｒ成分を優先する基準となる。
【００２９】
変換行列Ｓは３行３列の正則行列で、標準化カラー空間でのＲｓ成分を求めるための第１行を（ａ，ｂ，ｃ）、同じくＧｓ成分を求めるための第２行を（ｄ，ｅ，ｆ）、Ｂｓ成分を求めるための第３行を（ｇ，ｈ，ｉ）とする。さらに第１行の３つの係数の和を　Ｓｒ＝ａ＋ｂ＋ｃ　とし、第２行の和を　Ｓｇ＝ｄ＋ｅ＋ｆ　とし、第３行の和を　Ｓｂ＝ｇ＋ｈ＋ｉ　とする。
【００３０】
実施例では、変換行列の各行に対してＳｒ≒１；Ｓｇ≒１；Ｓｂ≒１の３つの拘束条件を課し、これ以外に｜Ｓｒ−Ｓｇ｜≦Ｋ，｜Ｓｇ−Ｓｂ｜≦Ｋの拘束条件を課す（ステップ４）。ＳｒやＳｇ，Ｓｂに対する１からのシフトδの許容範囲は例えば０．０５以下で、好ましくは０．０１以下、特に好ましくは０．００５以下とする。Ｋは例えば０．０５以下とし、好ましくは０．０１以下、最も好ましくは０．００５以下とする。なおこれ以外に｜Ｓｒ−Ｓｂ｜≦Ｋの条件を付加しても良い。係数の和が１の付近にあることと、係数の和の差の絶対値が小さいことは類似の基準であり、少なくとも一方の拘束条件を用いるが、双方の拘束条件を用いても良い。
【００３１】
Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂへの拘束条件について説明する。ＣＣＤカラーセンサ４は、元々無彩色領域で忠実にカラー読み取りができるようにしてある。これは、無彩色の原稿を有彩色として出力しないことを意味する。無彩色の領域では、Ｒ値とＧ値とＢ値とはほぼ等しく、カラー座標はカラー空間上の単位ベクトル（１，１，１）と平行な軸の付近にある。ここでＳｒやＳｇ，Ｓｂを１付近に拘束すると、カラー空間上の単位ベクトル（１，１，１）は、僅かしか変化しない。このため無彩色のデータを誤って有彩色に変換することがない。同様にＳｒとＳｇとの差の絶対値や、ＳｇとＳｂとの差の絶対値をＫ以下に拘束すると、カラー空間上の単位ベクトルを標準化カラー空間での単位ベクトルに平行な軸の付近に変換できる。このように、Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂを各々１の付近に拘束することと、ＳｒとＳｇの差やＳｇとＳｂの差をＫ以下に拘束することは類似であり、これらの一方の処理を実行すればよい。このようにして変換行列Ｓへの拘束条件を決定する（ステップ４）。
【００３２】
変換行列Ｓを数値計算する（ステップ５）。この内容を図３に示すと、ステップ１１で変換行列Ｓの９つの係数への初期値を入力し、ニュートン法などにより、ステップ３で入力した評価基準での誤差が最小となるように次のＳを求める（ステップ１２）。新たに得られた変換行列Ｓが拘束条件を満たさない場合（ステップ１３）、初期値を変更してステップ１１に戻り、拘束条件を満たす場合、誤差を評価して、誤差が収束している場合、変換行列Ｓを求めたものとして記憶する（ステップ１４〜ステップ１６）。誤差が収束していない場合、ニュートン法などに従い誤差が収束するまでこの処理を繰り返す。
【００３３】
なおここでは変換行列Ｓの各係数は定数としたが、Ｒ，Ｇ，Ｂの１次もしくは２次の多項式などとしても良く、またニュートン法によって変換行列Ｓを決定する代わりに、連立１次方程式に対するガウス・ジョルダン法などによって変換行列Ｓを決定しても良い。
【００３４】
誤差が収束すると変換行列Ｓを記憶し、局所的に誤差の最小値を与える変換行列を出力しないように、他の初期値で同様の処理を繰り返す（ステップ１７）。そしてこれらの多数の初期値に対して、最小の誤差が得られる変換行列Ｓを出力する（ステップ１８）。
【００３５】
図２に戻り、ステップ６で、得られた変換行列Ｓをカラースキャナに転送して、記憶させる。これはステップ３〜ステップ６での数値的な処理は、カラースキャナで行うよりも、パーソナルコンピュータなどで行う方が簡単だからである。しかしながらステップ３〜ステップ６の処理を、カラースキャナで実行しても良い。そして得られた変換行列Ｓに対して、カラーパターン上の変換値の誤差（色差）の分布を作成し、スキャナへ転送して記憶させる（ステップ７）。
【００３６】
前記のようにカラー変換の誤差への評価基準には３種類の基準が存在し、各基準に対して変換行列Ｓを求め、これらをスキャナへ転送して記憶させる（ステップ８）。またこの過程で色差分布を示すカラーチャートも、スキャナに少なくとも３種類記憶される。
【００３７】
図４，図５に、カラースキャナでの色変換の過程を示す。図５に、色差分布のカラーチャートの例１８−１を示す。カラー変換行列は３種類あるので、図５のチャートは、そのうちの１種類に対応するチャートである。このチャートは、カラースキャナのキャリブレーションに用いた、即ちキャリブレーション時にカラースキャナで読み込んだカラーパターンに対して、例えば等高線で変換誤差を示したチャートである。図５ではモノクロで示しているが、カラーパターンがカラープリントされている。等高線の＋１，＋２などの値は変換誤差を示し、例えば１つの升目が１パッチに対応する。そこで図５のカラーチャートを見ると、どのような色に対してどのような変換誤差が生じるのか一目瞭然であり、例えば３種類のカラー変換行列に対して３種類のカラーチャートがあるので、ユーザーはどの変換行列を選択するかの参考にできる。
【００３８】
図４のステップ２０で、ユーザーが変換行列を選択したかどうかを検出し、選択された場合、その変換行列を使用する（ステップ２１）。変換行列の選択がされない場合、プリントあるいは転送などの読み取り画像の用途が入力されたかどうかを検出し（ステップ２２）、これらの用途が入力されている場合、用途毎のデフォールト値に従って変換行列を選択する（ステップ２３）。例えばカラーコピー（ハードプリント）の場合、変換誤差の最大値を最小とする変換行列を用い、カラーデータを転送する場合（スキャナ）、変換誤差の２乗を最小とする変換行列を用いる。変換行列が選択されず、用途も入力されない場合、ステップ２４でデフォールト値として前回使用した変換行列を使用する。そしてこれらの変換行列を用いて、カラー変換を実行する（ステップ２５）。
【００３９】
実施例では、カラー変換にテーブルではなく行列を用いるので、小さなメモリで高精度にカラー変換ができる。またテーブルではなく変換行列を記憶するので、カラースキャナを１年程度使用し、キャリブレーションをやり直す場合に、変換行列を書き換えれば良いのでデータの管理が容易である。
【００４０】
実施例では、カラーパターン上の多数のパッチに対して変換誤差が最小となるように変換行列を定め、カラー空間上の３点や５点などの少数の点に基づいて変換行列を定めるのではない。このためカラー空間全体に対して高精度な変換ができる。カラー変換自体は、変換行列の係数と読み取ったＲＧＢ成分との積和演算であり、デジタルシグナルプロセッサなどにより、あるいはソフトウェア的に容易に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のカラースキャナのブロック図
【図２】実施例でのカラーキャリブレーションアルゴリズムを示すフローチャート
【図３】実施例でのカラー変換行列の算出サブルーチンを示すフローチャート
【図４】実施例でのカラー変換アルゴリズムを示すフローチャート
【図５】実施例での色差分布チャートを模式的に示す図
【符号の説明】
２　　　　カラースキャナ
４　　　　ＣＣＤカラーセンサ
６　　　　アナログフロントエンドプロセッサ（ＡＦＥ）
８　　　　シェーディング補正部
１０　　　カラー変換部
１２　　　カラー変換行列記憶部
１４　　　選択手段
１６　　　データベース
１８　　　色差分布記憶部
２０　　　用途／カラー変換行列選択部
２２　　　前回選択値記憶部
２４　　　画像処理部
２６　　　画像メモリ
２８　　　符号化／復号処理部
３０　　　符号化メモリ
３２　　　ＬＡＮインターフェース
３４　　　ＬＡＮ
３６　　　カラープリンタ
３８　　　カラーファクシミリ処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004129105.tif 000006
【図５】
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