(57)【要約】【課題】  本発明は、少ない測定データに基づいて画像データの階調特性を高い精度で補正する画像処理装置を提供する。【解決手段】  画像処理装置（６００）は、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置（５０１）によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を測定データとして収集する手段（６０１）と、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手段（６０２）と、小領域毎に該画像出力装置の階調特性を表す回帰曲線のモデルを設定する手段（６０３）と、小領域の境界条件を設定する手段（６０４）と、設定された回帰モデル及び設定された境界条件を使用して、最小二乗法に基づいて、小領域毎に回帰曲線の係数を決定する手段（６０５）と、を有する。【選択図】          図６
2005198046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像出力装置の出力画像の階調特性に応じて画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する画像処理方法であって、
測定用入力画像の濃度値、及び、該測定用入力画像に基づいて画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を収集する手順と、
収集された測定用入力画像の濃度値と対応した測定用出力画像の濃度値の関係を表す画像出力装置の階調特性を推定する手順と、
推定された画像出力装置の階調特性に応じて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルの係数を設定する手順と、
設定された濃度値変換モデルの係数に基づいて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する手順と、
を有し、
該画像出力装置の階調特性を推定する手順は、
測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割し、
小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定し、
各小領域の境界に当該境界付近の小領域の一部を含む区間を設定し、
区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定し、
測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定し、
小領域毎に、境界に設定された区間の該部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する、
画像処理方法。
【請求項２】
該画像出力装置の階調特性を推定する手順は、
回帰モデルとして少なくとも５次以上の回帰式を使用し、
部分回帰モデルとして高々２次までのの回帰式を使用し、
境界において、境界付近に設定された区間の部分回帰モデルと少なくとも値及び傾きが一致するように小領域の回帰モデルの係数を決定する、
請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
該画像出力装置の階調特性を推定する手順は、
回帰モデルとして少なくとも９次以上の回帰式を使用し、
部分回帰モデルとして高々３次までの回帰式を使用し、
境界において、境界付近に設定された区間の部分回帰モデルと少なくとも値、傾き及び曲率が一致するように小領域の回帰モデルの係数を決定する、
請求項１記載の画像処理方法。
【請求項４】
該濃度値変換モデルは、画像データの濃度値と補正後の濃度値の対応関係を表すルックアップテーブルであり、
画像データの階調特性は、ルックアップテーブルを参照することによって補正される、
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の画像処理方法。
【請求項５】
該画像出力装置の階調特性を推定する手順は、
小領域の境界において、部分回帰モデルによって推定された値と測定用出力画像の濃度値の差が所定の差よりも小さいとき、当該境界における測定用出力画像の濃度値の平均値を当該小領域の回帰モデルの境界条件として回帰モデルの係数を決定する、
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の画像処理方法。
【請求項６】
該画像出力装置の階調特性を推定する手順は、
測定用入力画像の濃度値の全体領域の開始部分と終了部分の少なくとも一方の部分に対応する測定用出力画像の濃度値が一定であるとみなせる範囲が存在する場合、
全体領域からその範囲を除いた領域を小領域に分割し、
画像出力装置の当該範囲に対する階調特性を一定であると推定する。
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の画像処理方法。
【請求項７】
画像出力装置の階調特性を推定する方法であって、
測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手順と、
小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定する手順と、
各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定する手順と、
区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定する手順と、
測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定する手順と、
小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する手順と、
を有する方法。
【請求項８】
画像データを受け取り、可視的な画像を出力媒体に出力する画像出力装置と、該画像出力装置の出力特性に応じて、該画像出力装置へ供給される画像データを補正する画像処理装置と、を含む画像形成装置であって、該画像処理装置は、
測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて該画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を収集する手段と、
測定用入力画像の濃度値と対応した測定用出力画像の濃度値の関係を表す該画像出力装置の階調特性を推定する手段と、
推定された該画像出力装置の階調特性に応じて、該画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルの係数を設定する手段と、
該濃度値変換モデルを記憶する手段と、
記憶された該濃度値変換モデルに基づいて、該画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する手段と、
を有し、
該画像出力装置の階調特性を推定する手段は、
測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割し、
小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定し、
各小領域の境界に当該境界付近の小領域の一部を含む区間を設定し、
区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定し、
測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定し、
小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する、
画像形成装置。
【請求項９】
ディジタル画像データを受け取り出力媒体に画像を出力する画像出力装置の階調特性を決定する画像処理装置であって、
測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて該画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を測定データとして収集する手段と、
測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手段と、
小領域毎に該画像出力装置の階調特性を表す回帰曲線のモデルを設定する手段と、
小領域の境界条件を設定する手段と、
設定された回帰モデル及び設定された境界条件を使用して、最小二乗法に基づいて、小領域毎に回帰曲線の係数を決定する手段と、
を有する画像処理装置。
【請求項１０】
該小領域の境界条件を設定する手段は、小領域の両端で回帰曲線の値と傾きと曲率のうちの少なくとも一つを拘束する境界条件を設定する、請求項９記載の画像処理装置。
【請求項１１】
該小領域の境界条件を設定する手段は、隣接する小領域の境界で、両方の小領域の回帰曲線の値及び傾きが一致するように拘束する境界条件を設定する、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１２】
該小領域の境界条件を設定する手段は、隣接する小領域の境界近傍を含む複数の測定データから低次の回帰曲線を決定し、小領域の境界での回帰曲線の値及び傾きが決定された低次の回帰曲線の境界での値及び傾きと一致するように拘束する境界条件を設定する、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１３】
該小領域の境界条件を設定する手段は、領域の両端に対応した小領域の境界で低次の回帰曲線を決定し、小領域の境界での回帰曲線の値と傾きのうちの少なくとも一方が決定された低次の回帰曲線の境界での値と傾きのうちの少なくとも一方と一致するように境界条件を設定する、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１４】
該小領域の境界条件を設定する手段は、小領域の境界に２個以上の測定用出力画像の濃度値が存在する場合に、小領域の境界での回帰曲線の値が濃度値の平均値と一致するように境界条件を設定する、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１５】
該小領域の境界条件を設定する手段は、小領域の境界に２個以上の測定用出力画像の濃度値が存在する場合に、隣接する小領域の境界近傍を含む複数の測定データから低次の回帰曲線を決定し、決定された低次の回帰曲線の境界での値と、境界で測定用出力画像の濃度値の平均値とを比較し、差が所定の値よりも大きい場合には、小領域の境界での回帰曲線の値が低次の回帰曲線の値と一致するように境界条件を設定し、差が所定の値よりも大きくない場合には、小領域の境界での回帰曲線の値が測定用出力画像の濃度値の平均値と一致するように境界条件を設定する、請求項１０記載の画像処理装置。
【請求項１６】
測定用入力画像の濃度値の全体領域の開始部分と終了部分の少なくとも一方の部分に対応する測定用出力画像の濃度値が一定であるとみなせる範囲が存在する場合に、
該領域を小領域に分割する手段は、全体領域からその範囲を除いた領域を小領域に分割し、
該回帰曲線の係数を決定する手段は、全体領域から小領域を除いた範囲において回帰曲線の値が一定になるように係数を決定する、
請求項９又は１０記載の画像処理装置。
【請求項１７】
画像出力装置の階調特性を推定するコンピュータに、
測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手順と、
小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定する手順と、
各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定する手順と、
区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定する手順と、
測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定する手順と、
小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、又は、ファクシミリのような画像形成装置に使用される画像処理装置に係り、特に、画像出力装置の出力画像の階調特性に応じて画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する画像処理方法及び画像処理装置と、この画像処理装置を含む画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、又は、ファクシミリのような画像を形成する機能を備えた画像形成装置において、印刷用紙等の出力媒体に画像を出力する画像出力装置、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタ等の画像出力装置は、入力された画像データに基づいて所定の階調（トーン）で画像を出力するように構成されているが、感光体ドラムの帯電特性、露光光源の出力強度、現像器や現像剤の帯電特性などが環境の変化や時間の経過によって変動することによって、所望の階調とは異なる階調で出力され、或いは、同じ画像データを入力しても画像出力装置毎に異なる階調で出力されることがある。
【０００３】
画像出力装置における入力画像データ階調と出力画像データ階調の関係、即ち、階調特性が一定している場合には、例えば、予め画像出力装置へ供給される画像データの階調を画像出力装置の階調特性に応じて補正することによって、所望の階調で画像を出力することができる。しかし、画像出力装置の階調特性は、使用中に温度、湿度等の様々な要因によっても変化する。したがって、画像出力装置へ供給される画像データの階調は、画像出力装置の使用中に、適時画像出力装置の現在時点での階調特性に応じて補正できることが望まれる。また、画像データの階調補正は、単色画像の画像形成装置とカラー画像の画像形成装置のいずれにおいても要求されている。
【０００４】
これらの要求に対して、中間調の濃度を調整する種々の方法が提案されている。一例として、階調表現された基準パターンデータによって用紙上または感光体上に階調表現パターン、いわゆる階調表現パッチを出力し、その濃度を色彩計や反射型濃度計などによって測定して、画像形成装置の階調特性を取得する。そして、その階調特性の画像形成装置の目標とする階調特性に対するずれを補正するように、画像処理部での画像処理を制御し、又は、プリンタエンジンのパラメータを制御するなどの調整をする。
【０００５】
画像処理部での画像処理を制御する方法の一つとして、画像処理部の最終段の１次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）などによる階調補正手段の係数を調整する方法がある。この方法は、階調補正手段の係数として、入力値をそのまま出力値とする係数を書き込むとともに、階調補正手段の前段の多次元ＬＵＴなどによる色変換手段の係数としても、入力値をそのまま出力値とする係数を書き込んだときの画像出力手段の色再現特性を測定し、その測定再現特性が所望の色再現特性となるように階調補正手段の係数を書き替えるものである。
【０００６】
或いは、プリンタモデルの作成によって多次元ＬＵＴなどによる色変換手段の係数を再計算する方法もある。この方法は、例えば、その色変換手段によりＬａｂ（Ｌ＊ａ＊ｂ＊と表記すべきであるが、本明細書では便宜上、＊を省略する）入力画像データをＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）出力画像データに変換して画像を形成する画像形成装置の場合、基準パターンデータによって高次色を含む多数色の階調表現パッチを形成して、その濃度を測定することによって、当該画像形成装置におけるＹＭＣＫ座標からＬａｂ座標への変換特性を求め、その変換特性から次に、上記の色変換手段の係数を下色除去係数を考慮して計算するものである。
【０００７】
このように色変換手段の係数を色再現特性の調整の都度、再計算する方式は、精度の点から見れば最適な方法である。しかし、色変換手段の係数を再計算するには、上述した階調補正手段の係数を書き替える場合に比べて、比較にならないほどの計算量と時間を必要とする。
【０００８】
そこで、色再現特性を自動的に高精度に調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。提案されている方法では、基準パターン発生部からの単色の基準パターンデータを、色変換部及び階調補正部をそのまま通じさせて、用紙上に階調表現パッチを形成し、そのパッチの濃度を測定して、装置のこのときの階調特性を求める。次に、その階調特性を目標階調特性と比較して、階調補正部に対する係数を算出し、階調補正部に書き込む。さらに色変換部にデフォルト値の係数を書き込んだ状態で、用紙上に高次色を含む多数色のパッチを形成する。そのパッチの濃度を測定し、その測定濃度値を目標濃度値と比較して、両者の差が目標範囲内にあれば、調整を終了する。両者の差が目標範囲内にないときには、色変換部に対する係数を再計算して、その新たな係数を色変換部に書き込む。
【０００９】
図１は、画像出力装置の実際の階調特性１００と理想的な階調特性１１０の一例を表す図である。ある入力画像データの階調Ｘに対して実際の出力画像データの階調はＹａである。一方、入力画像データ階調Ｘに対する理想的な画像出力装置の出力画像データ階調はＹｒである。このとき、図１の画像出力装置を使用して、入力画像データ階調Ｘに対して、理想的な出力画像データ階調Ｙｒを得るためには、入力画像データ階調Ｘを入力画像データ階調Ｘ’に変更すればよい。
【００１０】
このように、従来、ディジタル方式の画像形成装置では、画像の階調特性を補正するために画像の階調の変換が行われている。特に、上述の入力画像データ階調Ｘから入力画像データ階調Ｘ’への変換のような画像階調の変換を行うための階調補正の係数は、典型的にルックアップテーブル（ＬＵＴ）の形で設けられている。
【００１１】
画像形成装置の画像出力装置の実際の階調特性１００が、
Ｙ＝Ｆ（Ｘ）
で表され、目標とする理想的な階調特性１１０が、
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）
で表される場合、
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）＝Ｆ（Ｘ’）
Ｘ’＝Ｈ（Ｘ）
を満足する変換関数Ｈ（Ｘ）を用いて入力画像データの階調Ｘを階調Ｘ’に変換すればよい。例えば、ディジタル方式画像形成装置では、入力画像データの階調Ｘは、典型的に８ビット、即ち、０から２５５までの離散的な値によって表されるので、変換関数Ｈ（Ｘ）は、簡単な変換テーブル、即ち、ルックアップテーブルの形で実現されている。
【００１２】
パッチ画像データを用いた測定によってＦ（Ｘ）とＧ（Ｘ）が既知である場合、変換関数Ｈ（Ｘ）は、原理的には、Ｆ（Ｘ）の逆関数Ｆ-1（Ｘ）を用いることにより、
Ｇ（Ｘ）＝Ｆ（Ｘ’）＝Ｆ（Ｈ（Ｘ））
という関係から、
Ｈ（Ｘ）＝Ｆ-1（Ｇ（Ｘ））
として求めることができる。
【００１３】
複写機のような画像形成装置の開発段階では、十分な数の測定データを採取してＦ（Ｘ）を必要な精度で決定することも可能である。この場合には、上述の原理に従ってＨ（Ｘ）を得ることができる。しかし、入力画像データの階調Ｘと出力画像データの階調Ｆ（Ｘ）の組を測定する作業は、時間と手間のかかる作業であるため、画像形成装置の使用中に生じた階調特性のズレを補正するキャリブレーション等の場合には、測定できるＸとＦ（Ｘ）の組の個数は限定される。そのため、上述の原理に従って変換関数Ｈ（Ｘ）を決定することが困難になる場合が多い。
【００１４】
このように測定できるＸとＦ（Ｘ）の組の個数が限定されている場合には、データ個数をＮとして、得られたＸnとＦ（Ｘn）（ｎ＝１，２，．．．，Ｎ）の値の組から、内挿や外挿等の補間処理を用いて、必要な全データを獲得することが頻繁に行われている。しかし、データ個数Ｎを大きくすると、キャリブレーション実施時のデータ測定作業の手間が増加し、一方、Ｎを小さくすると、測定によって得られるＦ（Ｘ）と真のＦ（Ｘ）との差が大きくなり、最終的に得られるＨ（Ｘ）の精度が低下する、という問題点がある。
【００１５】
現実的に獲得可能な数の測定データを用いて許容可能な精度で関数Ｆ（Ｘ）を近似する公知技術の一つは、高次多項式を利用した最小二乗法で回帰曲線を決定する方法である。
【特許文献１】特開平９−２３３３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、高次多項式を利用した最小二乗法には、（１）関数の全定義域を一つの多項式だけで近似した場合に、局所的な近似の精度が低下する、（２）得られた回帰曲線の両端、即ち、関数の定義域の両端では、回帰曲線は、熟練した技術者が経験的に決定する近似曲線から大きく外れる場合がある、並びに、（３）関数の定義域をいくつかの領域に分割して、領域毎に回帰曲線を決定した場合には、領域の境界、即ち、近似曲線のつなぎ目で関数の値や傾きに急激な変化が生じ易い、等の問題がある。そのため、画像形成装置の使用中に画像データの階調特性を高い精度で補正することが難しい。
【００１７】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、複写機、プリンタ、又は、ファクシミリのような画像形成装置に使用される画像処理装置において、少ない個数の測定データを用いて、画像形成装置の使用中に画像データの階調特性を高い精度で補正する画像処理方法の提供を目的とする。
【００１８】
また、本発明は、かかる画像処理方法を実施する画像処理装置の提供を目的とする。
【００１９】
更に、本発明は、上記画像処理装置を含む画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明は、画像データの階調特性を測定すべき領域を小領域に分割し、小領域の境界に小領域の一部を含む区間を設定し、区間内の階調特性を近似し、区間内で近似された階調特性を境界条件として、小領域の階調特性を近似し、小領域で近似された階調特性をつなぐことにより、領域全体の階調特性を近似する。
【００２１】
本発明は、画像出力装置の出力画像の階調特性に応じて画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する画像処理方法である。本発明による画像処理方法は、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を収集する手順と、測定用入力画像の濃度値と対応した測定用出力画像の濃度値の関係を表す画像出力装置の階調特性を推定する手順と、推定された画像出力装置の階調特性に応じて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルの係数を設定する手順と、設定された係数に基づいて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する手順と、を有する。画像出力装置の階調特性を推定する手順は、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割し、小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定し、各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定し、区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定し、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定し、小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する。
【００２２】
これにより、本発明の画像処理方法は、少ない個数の測定データを用いて、画像形成装置の使用中に画像データの階調特性を高い精度で補正することができる。
【００２３】
本発明はまた、画像出力装置の階調特性を推定する方法である。本発明によれば、画像出力装置の階調特性を推定する方法は、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手順と、小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定する手順と、各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定する手順と、区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定する手順と、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定する手順と、小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する手順と、を有する。
【００２４】
これにより、本発明による画像出力装置の階調特性を推定する方法は、少ない個数の測定データを用いて、画像出力装置の階調特性を高い精度で推定することができる。
【００２５】
本発明はまた、画像データを受け取り、可視的な画像を出力媒体に出力する画像出力装置と、画像出力装置の出力特性に応じて、画像出力装置へ供給される画像データを補正する画像処理装置と、を含む画像形成装置である。本発明によれば、画像処理装置は、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を収集する手段と、測定用入力画像の濃度値と対応した測定用出力画像の濃度値の関係を表す画像出力装置の階調特性を推定する手段と、推定された画像出力装置の階調特性に応じて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルの係数を設定する手段と、濃度値変換モデルを記憶する手段と、記憶された濃度値変換モデルに基づいて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する手段と、を有する。画像出力装置の階調特性を推定する手段は、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割し、小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定し、各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定し、区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定し、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定し、小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する。
【００２６】
これにより、本発明の画像形成装置は、少ない個数の測定データを用いて画像出力装置の階調特性を高い精度で近似し、精度のよい階調補正データを生成できるようになる。
【００２７】
本発明はまた、ディジタル画像データを受け取り出力媒体に画像を出力する画像出力装置の階調特性を決定する画像処理装置である。本発明の画像処理装置は、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を測定データとして収集する手段と、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手段と、小領域毎に画像出力装置の階調特性を表す回帰曲線のモデルを設定する手段と、小領域の境界条件を設定する手段と、設定された回帰モデル及び設定された境界条件を使用して、最小二乗法に基づいて、小領域毎に回帰曲線の係数を決定する手段と、を有する。
【００２８】
これにより、本発明の画像処理装置は、少ない個数の測定データを用いて画像出力装置の階調特性を高い精度で近似できるようになる。
【００２９】
本発明はまた、画像出力装置の階調特性を推定するコンピュータに、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する手順と、小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定する手順と、各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定する手順と、区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定する手順と、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定する手順と、小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する手順と、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、少ない個数の測定データを用いて画像出力装置の階調特性を高い精度で評価することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図面を通じて、同一若しくは類似した構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００３２】
最初に、複写機、プリンタ、又は、ファクシミリのような画像を形成する機能を備えた画像形成装置において、印刷用紙等の出力媒体に画像を出力する画像出力装置、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタ等の画像出力装置の階調特性を高い精度で評価する本発明の原理の概要を説明する。図２は、本発明の原理を説明するために画像出力装置の入力濃度と出力濃度の関係、即ち、階調特性を表すグラフである。同図において、×印は、入力濃度と出力濃度の測定データを表し、実線の曲線は、本発明により推定された画像出力装置の階調特性を表す。
【００３３】
本発明は、画像データの階調特性を測定すべき領域を小領域（例えば、小領域I、小領域II、及び小領域III）に分割する。次に、小領域の境界に小領域の一部を含む区間（区間１、区間２、区間３及び区間４）を設定し、区間内の階調特性を近似する。続いて、区間内で近似された階調特性を境界条件として、小領域の階調特性を近似する。そして、小領域で近似された階調特性をつなぐことにより、最終的に領域全体の階調特性を近似する。
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施例１は、複写機、プリンタ、又は、ファクシミリのような画像を形成する機能を備えた画像形成装置において、印刷用紙等の出力媒体に画像を出力する画像出力装置、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタ等の画像出力装置の出力画像の階調特性に応じて画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する画像処理方法である。尚、説明を簡単にするため、画像処理方法は、濃淡画像について記述されているが、画像形成装置がカラー画像に適合している場合には、各色について同様の画像処理を行えばよい。
【００３５】
この画像処理方法は、ソフトウェア（プログラム）で構築することが可能であり、コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを実行することにより本発明の実施例１による画像処理方法を実現することができる。構築されたプログラムは、ディスク装置等に記録しておき必要に応じてコンピュータにインストールされ、フロッピー（登録商標）ディスク、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記録媒体に格納して必要に応じてコンピュータにインストールされ、或いは、通信回線等を介してコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵによって実行される。
【００３６】
図３は、本発明の実施例１による画像処理方法のフローチャートである。この画像処理方法は、ステップ１０１において、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置によって媒体に出力された測定用出力画像の濃度値を収集する。例えば、本実施例の画像処理方法を複写機に適用する場合、測定用入力画像は原稿であり、測定用出力画像は、複写機で原稿を複写することによって作成された原稿の複写物（コピー）である。測定用入力画像のある場所の濃度値と、測定用出力画像中の対応した場所の濃度値の組が測定データとして収集される。濃度値の測定は、例えば、スキャナで読み取った画像の解析によって、或いは、原稿と複写物の画像を直接的に解析することによって行うことができる。
【００３７】
次に、画像処理方法は、ステップ３０２において、測定用入力画像の濃度値と対応した測定用出力画像の濃度値の関係を表す画像出力装置の階調特性を推定する。例えば、図２の×印の測定データから実線で示された階調特性を表す曲線を推定する。
【００３８】
次に、画像処理方法は、ステップ３０３において、推定された画像出力装置の階調特性に応じて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルの係数を設定する。濃度値変換モデルは、例えば、図１を参照して説明したように、画像形成装置の画像出力装置の実際の階調特性１００が、
Ｙ＝Ｆ（Ｘ）
で表され、目標とする理想的な階調特性１１０が、
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）
で表される場合、
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）＝Ｆ（Ｘ’）
Ｘ’＝Ｈ（Ｘ）
を満足する変換関数Ｈ（Ｘ）によって表すことができる。したがって、濃度値変換モデルの係数は、この変換関数Ｈ（Ｘ）を定義する係数に対応している。尚、変換関数Ｈ（Ｘ）は離散的な関数としてモデル化することが可能であり、より簡単には、階調Ｘを階調Ｘ’へ割り当てる表によってモデル化できる。
【００３９】
画像処理方法は、ステップ３０４において、設定された係数に基づいて、画像出力装置へ供給される画像データの階調特性を補正する。これは、入力された画像データの階調Ｘを濃度値変換モデル、
Ｘ’＝Ｈ（Ｘ）
によって階調Ｘ’に変換することにより実現される。
【００４０】
次に、本発明の実施例１による画像処理方法における画像出力装置の階調特性を推定するステップ３０２をより詳細に説明する。図４は、本発明の実施例１の画像処理方法で行われる階調特性推定処理のフローチャートである。この階調特性推定処理は、図２の本発明の原理説明図を参照することによってより良く理解できるであろう。
【００４１】
本発明の実施例１の画像処理方法における階調特性推定処理は、次のように動作する。
【００４２】
ステップ４０１：測定用入力画像の濃度値の領域を小領域（例えば、小領域I、II及びIII）に分割する。
【００４３】
ステップ４０２：小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定する。
【００４４】
ステップ４０３：各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間（例えば、区間１、２、３及び４）を設定する。
【００４５】
ステップ４０４：区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定する。
【００４６】
ステップ４０５：測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定する。
【００４７】
ステップ４０６：小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する。
【００４８】
これにより、領域全体に対して一つの回帰モデルを設定し、両端の値、傾きなどを境界条件として設定して最小二乗法などを用いて回帰モデルの係数を決定する従来の手法よりも、高い精度で階調特性を推定することができる。
【００４９】
さらに、本発明の実施例１では、単に領域を小領域に分割して小領域毎に回帰モデルを設定するのではなく、小領域の境界に短い区間を設け、その短い区間に低次の部分回帰モデルを設定し、小領域の回帰モデルの係数を決定する際の境界条件の決定の為に低次の部分回帰モデルを利用している。
【００５０】
よって、本発明の実施例１によれば、少ない個数の測定データを用いて、画像形成装置の使用中に画像データの階調特性を高い精度で補正することができる。
【００５１】
さらに、本発明の実施例１によれば、画像出力装置の階調特性を推定する手順は、回帰モデルとして少なくとも５次以上の回帰式を使用し、境界条件を定めるための部分回帰モデルとして高々２次までの回帰式を使用することにより、境界における値と傾きが自然で無理のない値になるように小領域の回帰モデルの係数を決定することができる。
【００５２】
これにより、本発明の実施例１では、領域の境界で値と傾きが滑らかにつながる回帰曲線によって画像出力装置の階調特性を近似することができるので、精度のよい階調補正データを生成できるようになる。
【００５３】
或いは、画像出力装置の階調特性を推定する手順は、回帰モデルとして少なくとも９次以上の回帰式を使用し、部分回帰モデルとして高々３次までの回帰式を使用することにより、境界において、境界付近に設定された区間の部分回帰モデルと少なくとも値、傾き及び曲率が一致するように小領域の回帰モデルの係数を決定することができる。これにより、領域の境界で値と傾きと曲率が滑らかにつながる回帰曲線によって画像出力装置の階調特性を近似することができるので、精度のよい階調補正データを生成できるようになる。
【００５４】
さらに、本発明の実施例１の画像処理方法では、濃度値変換モデルは、画像データの濃度値と補正後の濃度値の対応関係を表すルックアップテーブルにより実現してもよい。この場合、画像データの階調特性は、ルックアップテーブルを参照することによって補正される。これにより、実施例１の画像処理方法は、従来の典型的な画像形成装置における階調補正の枠組みに簡単に適用することが可能になる。
【００５５】
さらに、本発明の実施例１において、画像出力装置の階調特性を推定する手順は、小領域の境界において、部分回帰モデルによって推定された値と測定用出力画像の濃度値の差が所定の差よりも小さいとき、当該境界における測定用出力画像の濃度値の平均値を当該小領域の回帰モデルの境界条件として回帰モデルの係数を決定することができる。これにより、測定状態に応じて、より精度の高い階調補正データを生成できるようになる。
【００５６】
さらに、本発明の実施例１において、画像出力装置の階調特性を推定する手順は、測定用入力画像の濃度値の全体領域の開始部分と終了部分の少なくとも一方の部分に対応する測定用出力画像の濃度値が一定であるとみなせる範囲が存在する場合、全体領域からその範囲を除いた領域を小領域に分割し、画像出力装置の当該範囲に対する階調特性を一定であると推定することができる。これにより、画像出力装置の出力レンジが入力レンジよりも狭い場合に、より精度の高い階調補正データを生成できるようになる。
【００５７】
尚、以上で説明した実施例１は本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【実施例２】
【００５８】
本発明の実施例２は、本発明の実施例１による画像処理方法を実施する画像処理装置を含む画像形成装置である。図５は、本発明の実施例２による画像形成装置の構成図である。画像形成装置５００は、画像データを受け取り、可視的な画像を出力媒体５０３に出力する画像出力装置５０１と、画像出力装置５０１の出力特性に応じて、画像入力装置（図示せず）から画像出力装置５０１へ供給される画像データを補正する画像処理装置５０２と、を含む。
【００５９】
画像処理装置５０２は、画像出力装置５０１へ供給される画像データを補正するため、画像出力装置５０１へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルを予め準備する。
【００６０】
そのため、画像処理装置５０２は、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置５０１によって出力媒体５０３に出力された測定用出力画像の濃度値を収集する濃度値収集部５１１と、測定用入力画像の濃度値と対応した測定用出力画像の濃度値の関係を表す画像出力装置５０１の階調特性を推定する階調特性推定部５１２と、推定された画像出力装置５０１の階調特性に応じて、画像出力装置５０１へ供給される画像データの階調特性を補正する濃度値変換モデルの係数を設定する変換モデル設定部５１３と、濃度値変換モデルを記憶する濃度値変換モデル記憶部５１５と、を有する。
【００６１】
続いて、画像処理装置５０２は、実際に画像出力装置５０１へ供給される画像データの階調を、この濃度値変換モデルに基づいて補正する。そのため、画像処理装置５０２は、濃度値変換モデル記憶部５１５に記憶された濃度値変換モデルに基づいて、画像出力装置５０１へ供給される画像データの階調特性を補正する画像データ階調補正部５１４を含む。
【００６２】
階調特性推定部５１２は、上述の本発明の実施例１による階調特性推定処理を実行するように構成されている。したがって、階調特性推定部５１２は、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割し、小領域毎に画像出力装置の階調特性の回帰モデルを設定し、各小領域の境界に境界付近の小領域の一部を含む区間を設定し、区間毎に小領域の回帰モデルよりも低次の部分回帰モデルを設定し、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値を用いて各部分回帰モデルの係数を決定し、小領域毎に、境界に設定された区間の部分回帰モデルを境界条件として、測定用入力画像の濃度値及び測定用出力画像の濃度値から回帰モデルの係数を決定する。
【００６３】
これにより、本発明の実施例２による画像形成装置は、少ない個数の測定データを用いて画像出力装置の階調特性を高い精度で近似し、精度のよい階調補正データを生成できるようになる。
【００６４】
本発明の実施例２による画像形成装置をカラー画像に適用するためには、画像処理装置５０２が各色について上記の機能を実現するように構成すればよい。
【００６５】
尚、以上で説明した実施例２は本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【実施例３】
【００６６】
本発明の実施例３は、ディジタル画像データを受け取り出力媒体に画像を出力する画像出力装置の階調特性を決定する画像処理装置である。図６は、本発明の実施例３による画像処理装置６００の構成図である。画像処理装置６００は、図２を参照して説明した原理に従って、画像出力装置５０１へ供給される画像の入力濃度と画像出力装置５０１から出力される画像の出力濃度との間の関係、即ち、階調特性を決定する。
【００６７】
そのため、本発明の実施例３による画像処理装置６００は、測定用入力画像の濃度値、及び、測定用入力画像に基づいて画像出力装置５０１によって出力媒体５０３に出力された測定用出力画像の濃度値を測定データとして収集する濃度値収集部６０１と、測定用入力画像の濃度値の領域を小領域に分割する領域分割部６０２と、小領域毎に画像出力装置５０１の階調特性を表す回帰曲線のモデルを設定する回帰曲線モデル設定部６０３と、小領域の境界条件を設定する境界条件設定部６０４と、設定された回帰モデル及び設定された境界条件を使用して、最小二乗法に基づいて、小領域毎に回帰曲線の係数を決定する回帰曲線係数決定部６０５と、を有する。回帰曲線係数決定部６０５で決定された回帰曲線の係数は、画像形成装置の階調特性補正部６０６へ送られ、濃度値変換モデルを作成するために利用され、階調特性補正部６０６は、この濃度値変換モデルを利用して画像出力装置５０１へ供給される画像データの階調を補正する。
【００６８】
このように、本発明の実施例３の画像処理装置によれば、少ない個数の測定データを用いて画像出力装置の階調特性を高い精度で近似できるようになる。
【００６９】
本発明の実施例３では、境界条件設定部６０４は、画像出力装置５０１の仕様や対象となる画像データの性質等の状況に応じて小領域の境界条件を選択することができ、回帰曲線係数決定部６０５は、選択された境界条件を利用して、最小二乗法に基づく回帰曲線で階調特性を近似する。
【００７０】
より具体的に説明すると、境界条件設定部６０４は、小領域の両端で回帰曲線の値と傾きと曲率のうちの少なくとも一つを拘束する境界条件を設定することができる。ここで、小領域の両端とは、図２では、小領域Iの両端、小領域IIの両端、及び、小領域IIIの両端を表す。
【００７１】
特に、境界条件設定部６０４は、隣接する小領域の境界で、両方の小領域の回帰曲線の値及び傾きが一致するように拘束する境界条件を設定することができる。ここで、隣接する小領域の境界とは、図２の例では、小領域Iと小領域IIの境界、及び、小領域IIと小領域IIIの境界を表す。より好ましくは、境界条件設定部６０４は、隣接する小領域の境界近傍を含む複数の測定データから、（最終的に求める領域全体の回帰曲線よりも）低次の回帰曲線を決定し、隣接する小領域の境界での回帰曲線の値及び傾きが決定された低次の回帰曲線の境界での値及び傾きと一致するように拘束する境界条件を設定する。
【００７２】
また、境界条件設定部６０４は、領域の両端に対応した小領域の境界で低次の回帰曲線を決定し、小領域の境界での回帰曲線の値又は傾きが、決定された低次の回帰曲線の境界での対応する値又は傾きと一致するように境界条件を設定する。ここで、領域の両端とは、図２では、小領域Iの左端と小領域IIIの右端を表す。
【００７３】
さらに、境界条件設定部６０４は、小領域の境界に２個以上の測定用出力画像の濃度値が存在する場合に、小領域の境界での回帰曲線の値が濃度値の平均値と一致するように境界条件を設定してもよい。
【００７４】
或いは、境界条件設定部６０４は、小領域の境界に２個以上の測定用出力画像の濃度値が存在する場合に、隣接する小領域の境界近傍を含む複数の測定データから低次の回帰曲線を決定し、決定された低次の回帰曲線の境界での値と、境界で測定用出力画像の濃度値の平均値とを比較し、差が所定の値よりも大きい場合には、小領域の境界での回帰曲線の値が低次の回帰曲線の値と一致するように境界条件を設定し、差が所定の値よりも大きくない場合には、小領域の境界での回帰曲線の値が測定用出力画像の濃度値の平均値と一致するように境界条件を設定する。
【００７５】
一般的に、画像出力装置は、印刷技術の用語の「ハイライト部」で、僅かな入力に出力側が応答できず、入力濃度値が出力開始の閾値に達するまで出力濃度値が一定になるという特性を示し、「シャドウ部」で、入力濃度値が最大値に達する前に出力濃度値が到達可能な最大値に到達し、出力が飽和してしまうという特性を示すことがある。そこで、本発明の実施例３による画像処理装置では、測定用入力画像の濃度値の全体領域の開始部分と終了部分の少なくとも一方の部分に対応する測定用出力画像の濃度値が一定であるとみなせる範囲が存在する場合に、領域分割部６０２は、全体領域からその範囲を除いた領域を小領域に分割し、回帰曲線係数決定部６０５は、全体領域から小領域を除いた範囲において回帰曲線の値が一定になるように係数を決定する。これにより、画像出力装置の特性をより高い精度で決定できるので、より精度の高い階調補正データを生成できるようになる。例えば、補正の対象となる画像出力装置の階調特性が、開始部分で一定の領域が続いた後に、ある傾きで急激に立ち上がるような特性を備えている場合に、この画像出力装置の階調特性に合わせて精度の高い階調補正データを生成することができる。
【００７６】
本発明の実施例３による画像処理装置をカラー画像に適用するためには、例えば、各色について上記の画像処理装置の機能を実現するように画像処理装置を構成すればよい。
【００７７】
尚、以上で説明した実施例３は本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【実施例４】
【００７８】
図７は、本発明の実施例４による画像形成装置の構成図である。本実施例の画像形成装置は、例えば、ディジタルカラー複写機又はカラープリンタの一部に組み込まれる画像形成装置である。本実施例の画像形成装置７００は、画像取込部７１０、基準パターン発生部７２０、色変換部７３０、階調補正部７４０、制御部７５０、記憶装置部７６０、ユーザインタフェース部７７０、スクリーン発生部７８０、画像出力部７９０及び光学濃度センサ７０２を備えている。
【００７９】
画像取込部７１０は、カラー複写機における、原稿上の画像を読み取って複写機内に入力画像データを取り込むスキャナ部、またはカラープリンタにおける、プリンタ内に入力画像データを取り込むデータ入力部である。
【００８０】
基準パターン発生部７２０は、制御部７５０により制御され、後述するような基準パターンデータを出力する。
【００８１】
色変換部７３０は、この例では、Ｌａｂ画像データをＹＭＣＫ画像データに変換する。色変換部７３０は、具体的には、３次元ＬＵＴ色変換器によって構成される。階調補正部７４０は、この例では、色変換部７３０からのＹＭＣＫ画像データの階調を補正する。具体的には、階調補正部７４０は、本発明の実施例３の階調特性補正部６０６に対応し、１次元ＬＵＴ階調補正器により構成される。
【００８２】
図８は、色変換部７３０と階調補正部７４０の一例を示す図である。色変換部３０は、Ｌａｂ画像データＬｉ，ａｉ，ｂｉが３次元ＬＵＴ色変換器８３１、８３２、８３３及び８３４に共通に入力され、３次元ＬＵＴ色変換器８３１、８３２、８３３及び８３４からＹＭＣＫ画像データＹｉ，Ｍｉ，Ｃｉ，Ｋｉが出力される構成とされる。階調補正部７４０は、３次元ＬＵＴ色変換器８３１、８３２、８３３及び８３４からの画像データＹｉ，Ｍｉ，Ｃｉ，Ｋｉが、それぞれ１次元ＬＵＴ階調補正器８４１、８４２、８４３及び８４４によって階調補正される構成とされる。
【００８３】
但し、３次元ＬＵＴ色変換器８３１〜８３４は、それぞれ、例えば立方体補間による補間構成とされる。この構成は、既に周知であるので、ここでは説明を省略する。
【００８４】
画像形成装置７００の制御部７５０は、ＣＰＵを有し、装置各部を制御するとともに、当該画像形成装置の色再現特性の判定、色変換部７３０ないし階調補正部７４０に対する係数の計算、及び、その計算された係数の色変換部７３０ないし階調補正部７４０への書き込みなどを行う。そのため、制御部７５０は、本発明の実施例３による画像処理装置６００を含むように構成されている。
【００８５】
記憶装置部７６０には、目標階調特性、デフォルト値の係数、Ｌａｂ目標値、及び色差目標などが、あらかじめ書き込まれる。
【００８６】
ユーザインタフェース部７７０は、ユーザが画像形成装置に対して色再現特性の調整の指示などをするとともに、判定結果などを表示する。
【００８７】
スクリーン発生部７８０では、階調補正部７４０からの画像データがＤ／Ａ変換され、その得られた画像信号が三角波などの参照波と比較されることにより二値化されて、レーザをオンオフ制御する二値化信号が得られる。
【００８８】
画像出力部７９０は、電子写真方式のプリンタである。スクリーン発生部７８０からの二値化信号がレーザ駆動回路７９１に供給され、そのレーザ駆動回路７９１によってレーザ光スキャナ７９２のレーザ７９３が駆動され、そのレーザ７９３からのレーザ光によって帯電器７９４により帯電された感光ドラム７９５が露光されて、感光ドラム７９５上に静電潜像が形成される。
【００８９】
さらに、その潜像が現像器７９６によってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像に現像され、そのトナー像が転写ドラム７９７上に供給された用紙７０１上に転写される。但し、この場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの印刷は面順次でなされ、それぞれの印刷ごとにクリーナ７９８によって感光ドラム７９５上からトナーが除去される。
【００９０】
そして、用紙７０１と対向するように光学濃度センサ７０２が設けられる。光学濃度センサ７０２は、発光部から用紙７０１上に光を発し、用紙７０１上からの光を受光部で受けることによって、用紙７０１上のトナー像の濃度を計測する。
【００９１】
この画像形成装置では、ユーザから画像形成装置に対して色再現特性の調整の指示があると、まず、制御部７５０は、色変換部７３０の係数を、色変換部７３０の入力値をそのまま色変換部７３０の出力値とする係数にするとともに、階調補正部７４０の係数を、階調補正部７４０の入力値をそのまま階調補正部７４０の出力値とする係数にする。
【００９２】
この状態で、次に、制御部７５０は、基準パターン発生部７２０から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色につき、それぞれ網点面積率が段階的または連続的に変化する基準パターンデータを出力させて、用紙７０１上に階調表現パッチを形成させる。このとき、基準パターン発生部７２０からの基準パターンデータが、色変換部７３０および階調補正部７４０をそのまま通じて、スクリーン発生部７８０によって二値化され、その二値化信号によって画像出力部７９０において、用紙７０１上に階調表現パッチが形成される。
【００９３】
さらに、この用紙７０１上に形成された階調表現パッチの濃度が、光学濃度センサ７０２によって測定され、その測定濃度値が制御部７５０に取り込まれて、制御部７５０において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色につき、本発明による階調特性の推定方法に従って、画像形成装置のこのときの階調特性が求められる。
【００９４】
次に、制御部７５０は、その測定階調特性を、あらかじめ記憶装置部７６０に記憶されている画像形成装置の目標とする階調特性と比較して、それぞれ測定階調特性を目標階調特性と一致させるような、階調補正部７４０に対する係数を算出する。
【００９５】
次に、制御部７５０は、その算出した係数を階調補正部７４０に書き込むとともに、あらかじめ記憶装置部７６０に記憶されているデフォルト値の係数を色変換部７３０に書き込む。
【００９６】
この状態で、次に、制御部７５０は、基準パターン発生部７２０から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色だけではなく、高次色を含む多数の色についての、それぞれ網点面積率が段階的または連続的に変化する基準パターンデータを出力させて、用紙７０１上に階調表現パッチを形成させる。
【００９７】
このとき、基準パターン発生部７２０からの基準パターンデータが、色変換部７３０で上記のデフォルト値の係数により色変換され、さらに階調補正部７４０で上記の計算された係数により階調補正されて、スクリーン発生部７８０によって二値化され、その二値化信号によって画像出力部７９０において、用紙７０１上に階調表現パッチが形成される。
【００９８】
さらに、この用紙７０１上に形成された階調表現パッチの濃度が、光学濃度センサ７０２によって測定され、その測定濃度値が制御部７５０に取り込まれて、制御部７５０において、その測定濃度値からＬａｂ値が求められる。
【００９９】
次に、制御部７５０は、そのＬａｂ値を、あらかじめ記憶装置部７６０に記憶されているＬａｂ目標値と比較する。具体的には、Ｌａｂ値とＬａｂ目標値との色差として、Ｌａｂ値のそれぞれとＬａｂ目標値のそれぞれとの差の平均またはルートミンスクエアが求められる。さらに、制御部７５０は、その色差が、あらかじめ記憶装置部７６０に記憶されている色差目標の範囲内にあるか否かを判定する。
【０１００】
制御部７５０は、その判定の結果、Ｌａｂ値とＬａｂ目標値との色差が色差目標の範囲内にあるときには、その時点で色再現特性の調整を終了する。
【０１０１】
制御部７５０は、上記の判定の結果、Ｌａｂ値とＬａｂ目標値との色差が色差目標の範囲内にないときには、色変換係数再計算ルーチンを行う。このとき、制御部７５０は、判定の結果をユーザインタフェース部７７０に送出して、ユーザに色再現特性の再計算がなされることを知らせる。
【０１０２】
本発明の実施例４は、フルカラー画像を形成できる装置に限らず、単色または複数色の中間調が表現された画像を形成する装置にも広く適用することができる。
【０１０３】
尚、以上で説明した実施例４は本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【実施例５】
【０１０４】
次に、本発明による階調特性処理の実施例を説明する。図９は、本発明の実施例５を説明するために画像出力装置の入力濃度と出力濃度の関係、即ち、階調特性を表すグラフである。同図において、×印は、入力濃度と出力濃度の測定データを表し、実線の曲線は、本実施例により推定された画像出力装置の階調特性を表す。実施例５では、画像データの階調特性を測定すべき領域を小領域（例えば、小領域I、小領域II、及び小領域III）に分割した。次に、小領域の境界に小領域の一部を含む区間（区間１、区間２、区間３及び区間４）を設定し、区間内の階調特性を近似した。続いて、区間内で近似された階調特性を境界条件として、小領域の階調特性を近似した。そして、小領域で近似された階調特性をつなぐことにより、最終的に領域全体の階調特性を近似した。
【０１０５】
本実施例では、階調特性を表わすデータは、５２個の入力濃度Ｘ＝０，５，１０，．．．，２５０，２５５の各Ｘに対して２回ずつ測定され、合計で１０４個の測定データが得られた。領域は、
小領域I：Ｘ＝０〜８０
小領域II：Ｘ＝８５〜１６５
小領域III：Ｘ＝１７０〜２５５
の三つの小領域に分割された。
【０１０６】
また、小領域の境界に、次のような区間１〜区間４、即ち、
区間１：Ｘ＝０〜２０
区間２：Ｘ＝６０〜１０５
区間３：Ｘ＝１４５〜１９０
区間４：Ｘ＝２３５〜２５５
を設定した。
【０１０７】
三つの各領域における階調特性は、５次の回帰曲線、即ち、
Ｒi（Ｘ）＝Ｃ０i＋Ｃ１i＊Ｘ＋Ｃ２i＊Ｘ2＋Ｃ３i＊Ｘ3＋Ｃ４i＊Ｘ4＋Ｃ５i＊Ｘ5
によってモデル化した。尚、添え字ｉは小領域の番号を表し、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５は、回帰曲線の係数を表す。
【０１０８】
また、小領域の境界における各区間では、２次の回帰曲線、即ち、部分回帰曲線：
Ｓj（Ｘ）＝ｃ０j＋ｃ１j＊Ｘ＋ｃ２j＊Ｘ2
によって階調特性をモデル化した。尚、添え字ｊは区間の番号を表し、ｃ０、ｃ１及びｃ２は部分回帰曲線の係数を表す。
【０１０９】
Ｘ＝０に対応する２個のデータは、
Ｙ01＝２５０
及び
Ｙ02＝２５４
である。本例では、端点Ｘ＝０における回帰曲線の値として、Ｘ＝０における測定データＹ01とＹ02の平均値Ｙ0＝２５２を使用した。
【０１１０】
Ｘ＝０〜２０の範囲に設定された区間１には、Ｘ＝０、５、１０、１５、２０の５通りのＸの値に対応した１０個の測定データが存在する。これらの１０個の測定データに対して、区間１の２次回帰式：
Ｓ1（Ｘ）＝ｃ０1＋ｃ１1＊Ｘ＋ｃ２1＊Ｘ2
を当てはめ、最小二乗法によって係数の値を計算すると、
ｃ０1＝２５０
ｃ１1＝−０．３０
ｃ２1＝−０．１５
が得られた。これらの係数を用いて定まる区間１の回帰式は、小領域Iの回帰式の係数を決める際に、小領域の一方の境界条件を与える。
【０１１１】
次に、Ｘ＝６０〜１０５の範囲に設定された区間２には、Ｘ＝６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５の１０通りのＸの値に対応した２０個の測定データが存在する。これらの２０個の測定データに対して、区間２の２次回帰式：
Ｓ2（Ｘ）＝ｃ０2＋ｃ１2＊（Ｘ−８２．５）＋ｃ２2＊（Ｘ−８２．５）2
を当てはめ、最小二乗法によって係数の値を計算すると、
ｃ０2＝１５０
ｃ１2＝−０．７
ｃ２2＝０．３
が得られた。これらの係数によって定められる区間２の回帰式は、小領域Iの回帰式の係数を決める際に、小領域のもう一方の境界条件を与える。
【０１１２】
次に、小領域IのＸ＝０〜８０の範囲で収集された３４個の測定データを用いて小領域Iに対する回帰式：
Ｒ1（Ｘ）＝Ｃ０1＋Ｃ１1＊Ｘ＋Ｃ２1＊Ｘ2＋Ｃ３1＊Ｘ3＋Ｃ４1＊Ｘ4＋Ｃ５1＊Ｘ5
の係数を決定する。このとき、区間１と区間２に関して得られた境界条件、即ち、
Ｘ＝０の値：Ｒ1（０）＝Ｓ1（０）＝Ｙ0＝２５２
Ｘ＝０の傾き：Ｒ1’（０）＝Ｓ1’（０）＝−０．３
Ｘ＝８２．５の値：Ｒ1（８２．５）＝Ｓ2（８２．５）＝１５０
Ｘ＝８２．５の傾き：Ｒ1’（８２．５）＝Ｓ2’（８２．５）＝−０．７
を拘束条件として最小二乗法で回帰式Ｒ1（Ｘ）の係数を計算すると、
Ｃ０1＝２５２
Ｃ１1＝−０．３
Ｃ２1＝−０．５９７５２３
Ｃ３1＝０．０１４６７４５
Ｃ４1＝−０．０００１
Ｃ５1＝０．００００００１
のようになる。尚、Ｒ1’（０）やＳ2’（０）における記号’は、微分を表す。
【０１１３】
小領域II及び小領域IIIについても小領域Iと同様に、両側の区間の部分回帰曲線から両端点についての境界条件を設定することによって、最小二乗法によって各小領域の回帰曲線を決定することができる。小領域毎に得られた回帰曲線は、隣接する小領域と、値及び傾きが滑らかにつながるので、得られた小領域の回帰曲線を組み合わせることにより、領域全体を、滑らかで精度のよい回帰曲線で近似することができるようになる。したがって、得られた回帰曲線に基づいて、画像出力装置のための精度のよい階調補正データを生成することが可能になる。
【０１１４】
尚、以上で説明した実施例５は本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】画像出力装置の実際の階調特性と理想的な階調特性の一例を表す図である。
【図２】本発明の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１による画像処理方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１による階調特性推定処理のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２による画像形成装置の構成図である。
【図６】本発明の実施例３による画像処理装置の構成図である。
【図７】本発明の実施例４による画像形成装置の構成図である。
【図８】本発明の実施例４による画像形成装置の色変換部及び階調補正部の一例の構成図である。
【図９】本発明の実施例５の説明図である。
【符号の説明】
【０１１６】
５０１    画像出力装置
５０３    出力媒体
６００    画像処理装置
６０１    濃度値収集部
６０２    領域分割部
６０３    回帰曲線モデル設定部
６０４    境界条件設定部
６０５    回帰曲線係数決定部
６０６    階調特性補正部
【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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