用于优化彩色图像再现的优选色调选择方法

摘要

一种在彩色图像再现系统中实施的方法，所述彩色图像再现系统包括数据处理设备，所述数据处理设备具有用于存储计算机软件程序的非暂时性存储器和用于执行所述软件程序的处理器，其中，所述程序包括被配置成使得所述数据处理设备执行用于优化彩色图像再现的处理的程序代码，所述处理包括以下步骤：寻找记忆颜色的优选色调角；对于每个优选色调角，确定其色调片的最大色度值；选择所述最大色度值的预定百分比处的两个色度点；在所述两个色度点之间的范围内对色度的亮度函数积分，以计算所述亮度函数的曲线下的面积；以及基于所述面积的计算结果来选择待被用作所述记忆颜色的色域映射目标的优选色调角。

说明书

技术领域

一般地说，本发明涉及用于彩色图像再现的方法和设备；具体地说，本发明涉及用于优化彩色图像再现的优选色调选择方法和设备。

背景技术

当今，归功于彩色打印技术和设备的长足发展，彩色图像再现更加普及。然而，对于彩色打印处理而言，从一个装置(如彩色监视器)的颜色空间到另一个装置(如彩色打印机)的颜色空间准确地且精确地再现颜色一直是个挑战。

术语“颜色空间”常常用于描述一定范围的颜色。颜色空间通常由所选择的基色定义。例如，为了创建由红色、黄色和蓝色定义的颜色空间的三维(3D)表示，可以向该表示的X轴分配红色的量，向其Y轴分配黄色的量，并且向其Z轴分配蓝色的量。所得到的3D空间为可通过组合那三种颜色而创建的每种可能的颜色提供唯一的位置。

不同类型的彩色图像装置可能具有不同的颜色空间。例如，彩色扫描仪可能使用由红(R)、绿(G)和蓝(B)色定义或创建的RGB颜色空间，而彩色打印机可能使用由颜料青(C)、品红(M)、黄(Y)和黑(K)这四种基色定义或创建的CMYK颜色空间。

术语“色域”常常用于指示诸如彩色扫描仪或打印机的装置可产生的颜色的范围。常常期望使用具有一个颜色空间的一种类型的彩色图像装置来再现来自另一种类型的彩色图像装置的彩色图像。例如，常常期望通过彩色打印机将扫描仪所生成的彩色图像再现到打印介质上。然而，扫描仪色域中的许多颜色很可能在打印机的色域之外。输出装置的再现范围之外的颜色被称为“色域外”颜色，其不能被精确地再现。代替之，必须用打印机的再现范围之内的某种“色域内”颜色替代每种“色域外”颜色，以便再现图像。常常通过色域映射算法来执行这种颜色替代。色域映射算法的例子可参见授予Cui等人的美国专利号6,956,581、授予Henley等人的美国专利号7,379,208和授予Sloan等人的美国专利号7,397,588。“色调”和“色度”的概念以及“色调角(hue angle)”(或“色调片(hue slice)”)的相关概念常常与这些示例性色域映射算法相结合使用。然而，在这些算法中未使用色调角(或色调片)的量化方面的概念来评估输出色域以及确定对于优选颜色要使用哪个色调。

一些颜色映射算法、比如在授予Gindele等人的美国专利号6,594,388中公开的颜色映射算法基于预定的一组参数来执行对优选色调颜色的某些修改。尽管如此，这样的算法未考虑到在终端用户所预定的指定优选色调处基于输出色域的大小/形状来修改优选色调颜色。

还已经知道，某些颜色的人类记忆(称为“记忆颜色”，例如，肤色、叶子等)与实际颜色偏离。与实际颜色相比，记忆颜色常常具有不同的色调和增强的色彩；并且已经表明，人眼常常偏好更接近记忆颜色的颜色再现而不是更接近实际颜色的颜色再现。因而，对于某些特定的颜色渲染意图，如感知渲染或照片渲染，准确地且精确地再现某些记忆颜色(例如，草绿、天蓝等)是重要的，并且促成颜色再现的高度动态的亮度范围也是必要的。这样的范围的目的是避免色域的特定区域的色调跳跃以及灰度和细节损失。

因此，期望提供一种用于选择优选色调的方法，该优选色调能够给出最高量的亮度差别，同时仍创建可接受的输出颜色，以优化彩色图像再现。

发明内容

本发明涉及一种基于借助非线性或线性亮度曲线的定标色度值实现的面积计算对于某些记忆颜色(例如，天蓝和草绿)进行优选色调选择以优化彩色图像再现的方法。

本发明的目的是提供一种量度，该量度计量给定色度范围内的某个优选色调角的动态亮度范围，并将该亮度范围与同一色度范围内的紧密相邻的色调角的亮度范围相比较，以确定哪个优选色调能够给出最高量的亮度差别，同时仍创建可接受的输出颜色，以优化彩色图像再现。

本发明的额外特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中显而易见，或者可以通过实践本发明来习知。本发明的目的和其它优点将通过在其书面的说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些和/或其它目的，如所体现和宽泛描述的那样，本发明提供了一种用于优化彩色图像再现的方法，包括以下步骤：(a)寻找记忆颜色的优选色调角；(b)对于每个优选色调角，确定其色调片的最大色度值；(c)选择所述最大色度值的预定百分比处的两个色度点；(d)在所述两个色度点之间的范围内对色度的亮度函数积分，以计算所述亮度函数的曲线下的面积；以及(e)基于所述面积的计算结果来选择待被用作所述记忆颜色的色域映射目标的优选色调角。

在另一个方面，本发明提供了一种彩色图像再现系统，所述彩色图像再现系统包括数据处理设备，所述数据处理设备包括用于存储计算机软件程序的非暂时性存储器和用于执行所述软件程序的处理器，其中，所述程序包括被配置成使得所述数据处理设备执行用于优化彩色图像再现的处理的程序代码，所述处理包括以下步骤：(a)寻找记忆颜色的优选色调角；(b)对于每个优选色调角，确定其色调片的最大色度值；(c)选择所述最大色度值的预定百分比处的两个色度点；(d)在所述两个色度点之间的范围内对色度的亮度函数积分，以计算所述亮度函数的曲线下的面积；以及(e)基于所述面积的计算结果来选择待被用作所述记忆颜色的色域映射目标的优选色调角。

在又一个方面，本发明提供了一种用于控制数据处理设备的彩色图像再现优化计算机程序，所述计算机可读程序被配置成使得所述数据处理设备通过连接到所述数据处理设备的一个或多个彩色图像再现装置来执行用于优化彩色图像再现的处理，所述处理包括以下步骤：(a)寻找记忆颜色的优选色调角；(b)对于每个优选色调角，确定其色调片的最大色度值；(c)选择所述最大色度值的预定百分比处的两个色度点；(d)在所述两个色度点之间的范围内对色度的亮度函数积分，以计算所述亮度函数的曲线下的面积；以及(e)基于所述面积的计算结果来选择待被用作所述记忆颜色的色域映射目标的优选色调角。

应理解，前面的一般描述和下面的详细描述是示例性的和解释性的，并且意在提供对所要求保护的发明的进一步解释。

附图说明

图1是图示了根据本发明的一个实施例的用于优化彩色图像再现的示例性处理的流程图。

图2是图示了根据本发明的一个实施例的用于优化彩色图像再现的色调片面积计算的曲线图。

图3是示出了根据本发明的一个实施例的示例性彩色图像再现系统的示意性框图。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种通过如下方式来优化彩色图像再现的方法：基于借助非线性或线性亮度曲线的定标色度值实现的面积计算来选择某些记忆颜色(例如，天蓝和草绿)的优选色调。

如上所述，对于许多色域映射算法，从待被用于映射“目标”的输出色域中选择每种基色和合成色总体上的最高色度点，因此，当输入色域和输出色域对准时，所得到的映射颜色应当允许每种颜色的最高动态范围。所得到的颜色虽然鲜艳且饱和，但是在大多数情况下看起来不“自然”，因此需要修改色调以适应于感知或照片渲染意图的思想。为了创建该外观，应当基于例如绿色的优选颜色的色调角来选择目的地空间的映射目标，使得其中具有绿草的图像看起来很自然。然而，选择“完美的”绿色色调不总是最佳的思想，因为对于绿色的某些色度水平，图像可能看起来是正确的，但是对于某些其它水平，可能没有足够的亮度差别来示出精细的细节和阴影，从而创建不良的所得图像。本发明的一个目的是解决这种问题，其中“完美的”颜色遇到“不完美的”色域形状。

参照图2，本发明的方法的一个示例性实施例首先寻找几种记忆颜色(例如，天蓝和草绿)的一系列优选色调角(步骤110)。已经对天蓝和草绿的优选色调进行了许多研究，这些研究可以用于确定这些记忆颜色中的每种记忆颜色的目标色调。在确定色度范围以分析亮度差异(dL)时，需要量度来确定如何选择适当的值。

对于每个优选色调角，对于图2中所示的色调片确定最大色度值(步骤120)。参照图2，图示了对于优选色调角创建的色调片以及需要确定的其它变量。首先，在朝着较高和较低亮度值的每个方向上，寻找这样的色度点：其是最大色度值的某个百分比(例如，X％)。因此，在此步骤中，选择最大色度值的预定百分比处的两个色度点(图1中的步骤S130)。

参照图1和2，下一个步骤(步骤140)是计算可以通过多种方法确定的作为色度的函数的亮度的最佳拟合曲线下的、以两个色度点为边界的范围内的面积(A)。

设定用于面积计算的预定百分比(X％)取决于待被用于评估的目标色调的最大色度值。例如，由于草绿和天蓝的优选色调应当分别在颇窄的色调范围内，所以不同色调片之间的最大色度值没有显著差异，虽然它取决于色域的形状。设定色调片的色度的预定百分比的目的是在面积分析和最终色调选择中仅使用最饱和的颜色。

例如，依据每个目标色调的最大色度的值，可将预定百分比设定如下：

●如果(每个色调片的)最大色度值小于30：则将预定百分比(X％)设定为最大值的90％，以确定两个色度点(即，区域A的上和下边界)

●如果(每个色调片的)最大色度值在30和60之间：则将预定百分比(X％)设定为最大值的80％，以确定两个色度点

●如果(每个色调片的)最大色度值大于60：则将预定百分比(X％)设定为最大值的70％，以确定两个色度点

上面的设定意味着：如果色调片的最大色度大于60，则将色域中的颜色的较大百分比用于面积计算，因为较多的颜色足够远离中性轴以至于影响目标区域。另一方面，如果色调片的最大色度值小于30，则将色域中的颜色的小得多的百分比用于面积计算，因为较少的颜色足够远离中性轴以至于影响目标区域。

如果存在一些最大色度值归入目标色调片的两种不同类别的情况，则对最大色度值取平均，并将该平均值用于设定用于面积计算的预定百分比。

例如，最优选的蓝色的色调角是270°，但是其它优选的蓝色色调包括265°、273°和268°。通过分析270°蓝色色调的打印机的测量数据，最大色度值是C＝50，并且其它三个目标色调的最大色度值也在30和60之间。因此，可以将预定百分比设定为最大色度值的80％，以确定将被用作边界点的两个色度点。一个色度点位于较高亮度值，而另一个色度点位于较低亮度值，二者都在C＝40，即最大色度值的80％。

为了确定位于最大色度线上方的曲线下的面积A，可使用下面的积分公式：

$>\underset{40}{\overset{50}{\int }}f\left(x\right)\mathrm{dx}---\left(1\right)$>

其中f(x)指定了由亮度值关于最大色度线所创建的函数。该函数f(x)可以是线性或非线性函数。

作为简单的例子，f(x)＝-x+50，其给出了曲线相对于最大色度线的正部分的面积。积分的结果是50。

对于位于最大色度线下方的曲线下的面积，可使用下面的积分：

$>-\underset{40}{\overset{50}{\int }}f\left(x\right)\mathrm{dx}---\left(2\right)$>

使用同一个简单的例子，这次f(x)＝x-50，其给出了曲线相对于最大色度线的负部分的面积。积分的结果是50。因此，曲线下的总面积A是A＝100。存储该值以用于稍后的比较。

第二最优选的蓝色具有265°的色调角。使用与上面相同的过程来确定曲线下的面积。可对于被认为对于目标记忆颜色而言优选的任何色调角重复该处理。这将产生一组面积，其中每个面积对应于一个优选色调角。如果确定了对于优选色调角之一，该面积显著大于更高度优选的色调角的面积，则选择该色调角作为色域映射目标(步骤150)。如果优选色调角的面积之间没有显著差异，则选择最期望的色调作为色域映射目标。

通过上述处理，对于所选记忆颜色，可基于所选记忆颜色的多个优选色调角的面积计算的比较来选择优选色调角作为色域映射目标。

参照图3，示意性地示出了用于实施本发明的示例性彩色图像再现系统。彩色图像再现系统包括彩色打印机10和其它彩色或黑白打印机12、14等，它们直接地或经由数据通信信道16远程地连接到一个或多个计算机20和/或服务器30(或任何适当的数据处理设备)，数据通信信道16可以是连接到打印机的有线或无线网络、专用线缆或串行总线。

一个或多个用户终端40(每个用户终端可以具有其显示器和输入单元)可以连接到服务器30，以使得操作员和/或用户能够与服务器30和/或彩色图像再现系统的其余部分交互。可替选地，服务器可以具有其自己的集成显示器和输入单元，以使得操作员和/或用户能够与服务器和/或彩色图像再现系统的其余部分交互。

服务器30通常包括控制服务器30的功能和操作并且执行计算机指令和程序的中央处理器单元(CPU 32)，所述计算机指令和程序可以安装或保存在耦接到CPU 32的只读存储器(ROM)34、随机存取存储器(RAM)36或数据存储单元36(如硬盘驱动器)上。该服务器通常还具有用于与用户终端44连接的本地输入/输出(I/O)端口42以及用于连接到数据通信信道16的网络I/O端口44。应理解，计算机20的基本部件类似于服务器30的基本部件，因此这里不详细重复它们。

服务器30优选地还连接到诸如因特网的开放外部网络18，以便远程接收在线打印作业。服务器30经由打印机10的网络I/O端口46远程连接到打印机10，而计算机20可以经由打印机12的本地I/O端口48直接连接到打印机10。

在根据本发明的实施例的优选彩色图像再现系统中，服务器30处在彩色图像再现软件程序的控制下，从用户或顾客接收内部或在线打印作业，处理或生成打印作业券，并向一个或多个打印机10、12、14等提交待打印的文件或文档(“源文件”或“源文档”)以及打印作业券。

在彩色打印机10中还图示了打印机10、12和14的基本部件，其包括控制打印机10的功能和操作的数据处理器或控制器单元50。打印机10的控制器单元50连接到ROM(和/或RAM)52和数据存储单元54。示例性地实施本发明的方法和处理的软件程序可以安装在计算机20或服务器30上，但是也可以安装在(打印机10的)ROM(和/或RAM)52或数据存储单元54上，其可以包括非暂时性存储介质并且可由控制器单元50访问和执行。控制器单元50还耦接到并且控制打印机10的图像处理单元56和打印引擎58。在打印机10上设置了打印机控制面板60。控制面板60可由操作员或用户访问，并且提供了用户接口(UI)，用户接口可以包括：显示屏幕，如液晶显示器(LCD)显示屏幕；以及用户输入装置，如按键、按钮、触摸屏等，使操作员或用户与打印机10通信并且控制打印机10的功能和操作。

其中可以实施本发明的实施例的、图2中所示的示例性彩色图像再现系统还可以包括连接到计算机20、服务器30或网络16的其它装置(未示出)，如扫描仪等。如上所述，远程用户或顾客也可以经由因特网18连接到“在线”服务器30或打印机10。另外，打印工作室系统还可以包括不连接到网络16的多个“离线”(或“离网络”)装置(未示出)，所述装置可以是在打印或图像再现系统中使用的任何类型的装置，如整饰装置、预压装置等。

这里使用的术语“打印机”可以是通常在办公室环境中看到的小型桌面打印机，也可以是在专业打印工作室或大公司的打印/复印部门中使用的大型打印系统。它还可以涵盖其它类似的图像再现和文档处理装置，如复印机或者也具有复印机、扫描仪和/或传真机功能的多功能(“多合一”)打印机。如上所述，打印机可以本地地直接附接到计算机或服务器，或者远程地通过网络连接到计算机或服务器，其中计算机或服务器用于通过打印机驱动来生成并发送待由打印机处理的打印作业，打印机驱动是通常安装在计算机或服务器上的、用于将待打印的文档或图像转换成打印机所特有的形式的计算机软件程序。打印机可以具有多个纸盘，以存储各种大小、颜色和类型的纸。此外，可以为打印机配备具有多个输出盘的精密的输出分类机构，以执行核对打印或其它打印整饰功能。

虽然图3示出了彩色图像再现系统，但是本发明不限于系统或网络的任何物理设定，而是可被应用于具有如下分布式设定的彩色图像再现系统：在该分布式设定中，不同位置处的打印机连接到服务器。特别地，彩色图像再现系统的部件中的一个或多个部件应当显然可以通过因特网经由虚拟专用网(VPN)或类似手段来与系统的其余部分通信。

彩色图像再现优化软件程序(包括用于对示例性地实施本发明的方法和处理的彩色图像再现进行优化的部分)可以安装在彩色打印机10的计算机20、服务器30或控制器单元50上。当操作员或用户执行彩色图像再现优化软件程序时，计算机20或服务器30执行该软件的各种功能，包括对实施本发明的方法的彩色图像再现进行优化。彩色图像再现优化软件还利用与显示监视器组合或耦接的键盘和鼠标和/或触摸屏等服务器30或计算机20的图形用户接口(GUI)和/或用户接口(UI)的有用特征。

实施本发明的方法的彩色图像再现优化软件程序还可以存储在打印机10的ROM(或/或RAM)52或数据存储单元54中并且由打印机10的控制器单元50执行，以利用打印机10的显示面板60的特征和功能来向打印机10的操作员或用户提供UI和/或GUI。

在本申请的上下文中，可以将彩色图像再现系统中的每个装置统称为“彩色图像再现装置”或“彩色图像再现设备”，并且它们中的每个都执行彩色图像再现的一些方面，如作业引入、路由、编辑、预压、打印、整饰等。各种彩色图像再现装置或设备由各种彩色图像再现程序控制，所述彩色图像再现程序驻留在存储器中并且由彩色图像再现装置和设备的处理器执行。每个彩色图像再现程序具有打印作业数据库，以存储它处理的打印作业。在本申请中，术语“数据处理设备”宽泛地指示可利用适当的硬件/软件实施下面所述的本发明的实施例的各种特征的任何计算机、服务器、控制器单元和/或数据处理设备。

根据本发明的彩色图像再现优化方法具有许多优点。它提供了计量给定色度范围内的某个优选色调角的动态亮度范围的量度。它还提供了评估工具，该评估工具将一个色调角的亮度范围与同一色度范围内的紧密相邻的色调角的亮度范围相比较，以确定哪个优选色调能够给出最高量的亮度差别。它还提供了具有最高量的亮度差别的彩色图像再现，同时仍创建可接受的输出颜色，以优化彩色图像再现。

对于本领域的技术人员来说，显然可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对本发明的方法进行各种修改和变化。因此，本发明意在涵盖落入所附权利要求及其等价内容的范围内的修改和变化。