專利名稱：用于從圖像去除背景色彩的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從圖像去除背景色彩的方法和裝置，并且更具體而言、但不是排 他地涉及從藍(lán)圖的圖像去除背景色彩。
背景技術(shù)：
常常期望從圖像去除背景色彩，例如以改善影印產(chǎn)生在有色介質(zhì)上的原始文檔時(shí) 的清晰度。已知用于去除圖像背景色彩的各種方法，并且在美國專利7，085，413中描述了一 種這樣的現(xiàn)有技術(shù)方法。在此專利中公開的方法涉及使用圖像的RGB直方圖來識(shí)別背景色 彩，此后對(duì)用來將RGB輸入轉(zhuǎn)換成CYMK輸出的映射表中的背景色彩條目進(jìn)行調(diào)整；所進(jìn)行 的調(diào)整促使RGB背景色彩在CYMK輸出色彩空間中被映射成白色。已經(jīng)被證明在被拷貝時(shí)特別有問題的一種文檔是所謂的“藍(lán)圖”?！八{(lán)圖”是一種 基于紙張的再現(xiàn)，通常是技術(shù)圖紙，為架構(gòu)或工程設(shè)計(jì)提供文件。在再現(xiàn)過程中所使用的感 光化合物是檸檬酸鐵銨和鐵氫化鉀的溶液。此化合物被涂敷到紙張上，結(jié)果，介質(zhì)被染上藍(lán) 色。當(dāng)(例如使用多功能打印機(jī))拷貝“藍(lán)圖”時(shí)，通常期望去除藍(lán)色背景；然而，用于背景 色彩去除的現(xiàn)有技術(shù)圖像處理方法在應(yīng)用于藍(lán)圖時(shí)表現(xiàn)不好。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種分別如所附權(quán)利要求1和8所闡述的用于從圖像去除背 景色彩的方法和裝置。


現(xiàn)在將參照所附的簡(jiǎn)圖借助于非限制性的示例來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是多功能打印機(jī)中的色彩管理的高級(jí)圖形表示；圖2是體現(xiàn)本發(fā)明的圖像背景色彩去除方法的流程圖；圖3是描繪色彩管理系統(tǒng)中的ICC數(shù)據(jù)圖(ICC profile)的使用的圖示；圖4是在使用ICC數(shù)據(jù)圖的情況下的用于圖1的多功能打印機(jī)的圖2的方法的實(shí) 施方式的流程圖；圖5A、5B和5C分別示出示例性藍(lán)圖、通過將圖4的背景色彩去除方法應(yīng)用于圖5A 的藍(lán)圖的掃描版本而產(chǎn)生的圖像、以及通過對(duì)圖5B的圖像進(jìn)行灰階化和調(diào)整其對(duì)比度而 產(chǎn)生的圖像；以及圖6A、6B和6C分別示出與在圖5A中相同的示例性藍(lán)圖、通過對(duì)該示例性藍(lán)圖的 掃描版本進(jìn)行對(duì)比度調(diào)整和灰階化而產(chǎn)生的圖像、以及通過將圖4的背景色彩去除方法應(yīng) 用于該示例性藍(lán)圖的掃描版本而產(chǎn)生的圖像。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合使用多功能打印機(jī)進(jìn)行藍(lán)圖拷貝來描述用于從圖像去除背景色彩的本 發(fā)明的實(shí)施例；然而，應(yīng)理解的是本發(fā)明可以應(yīng)用于從任何圖像去除背景色彩，而與該圖像 的出處無關(guān)，并且本發(fā)明不限于藍(lán)像的處理或多功能打印機(jī)。用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的圖像 背景色彩去除方法的裝置可以是單一或分布式形式。圖1概括地舉例說明使用體現(xiàn)本發(fā)明的多功能打印機(jī)10對(duì)藍(lán)圖11進(jìn)行的拷貝， 該打印機(jī)被布置為去除原始藍(lán)圖11中存在的藍(lán)色背景并產(chǎn)生具有白色背景的輸出文檔 12 (假設(shè)使用白色打印介質(zhì))。多功能打印機(jī)10包括-掃描儀單元15，其用于掃描諸如藍(lán)圖11的文檔以在掃描儀色彩空間(通常為 RGB色彩空間)中產(chǎn)生相應(yīng)的輸入圖像信號(hào)；-處理塊16，其用于處理由掃描儀單元15產(chǎn)生的輸入圖像信號(hào)以在打印機(jī)10的 輸出色彩空間(通常為CYMK色彩空間)中以信號(hào)的形式產(chǎn)生輸出圖像；以及-打印引擎17，其用于基于從處理塊16接收到的輸出圖像信號(hào)產(chǎn)生打印輸出文檔12.如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很好地理解的那樣，可以使用任何適當(dāng)?shù)奶幚砉δ?例如 可編程微處理器、可編程門陣列或?qū)Ｓ糜布?和用于保持處理程序(在適當(dāng)?shù)那闆r下)、打 印機(jī)數(shù)據(jù)圖數(shù)據(jù)和諸如輸入和輸出圖像的瞬態(tài)處理數(shù)據(jù)的相關(guān)存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)處理塊16。處理塊16被布置為實(shí)現(xiàn)以下這樣的色彩管理模塊(CMM) 18 該色彩管理模塊打算 確保對(duì)被掃描色彩的人類感知與對(duì)相應(yīng)的打印色彩的人類感知相匹配，但期望的圖像處理 效果被施加的情況則屬例外。在當(dāng)前情況下，色彩管理模塊18被布置為執(zhí)行體現(xiàn)本發(fā)明的 圖像背景色彩去除方法，由此，由掃描儀單元15產(chǎn)生的輸入圖像的背景色彩基本上被從隨 后被打印引擎17打印的輸出圖像去除(也就是說，在輸出圖像中用白色或某種其它中性色 背景代替輸入圖像的背景色彩)。然而，如將看到的，可替換地可以用打印機(jī)10的輸出色彩 空間中存在的任何期望的目標(biāo)色彩來代替背景色彩，不是用白色或中性色彩來代替輸入圖 像的背景色彩。圖2是示出體現(xiàn)本發(fā)明并且例如由打印機(jī)10的處理塊16來實(shí)現(xiàn)的圖像背景色彩 去除方法的一般形式的流程圖。該方法包括以下步驟步驟21接收輸入色彩空間中的輸入圖像(例如作為RGB信號(hào))；步驟22 將輸入圖像轉(zhuǎn)換到比色空間并確定背景色彩(可以在完整圖像的轉(zhuǎn)換 之前執(zhí)行輸入圖像的背景色彩的確定并且可以僅使用輸入圖像的一部分來實(shí)現(xiàn)該確定)；步驟23 確定適用于將輸入圖像的背景色彩轉(zhuǎn)變成目標(biāo)色彩點(diǎn)(通常為比色空 間的基準(zhǔn)白點(diǎn))的色適應(yīng)變換(CAT)；步驟M 將色適應(yīng)變換應(yīng)用于已轉(zhuǎn)換的輸入圖像以將背景色彩轉(zhuǎn)變成目標(biāo)色彩點(diǎn)。步驟25將已變換圖像轉(zhuǎn)換到輸出色彩空間以產(chǎn)生輸出圖像。如可以看到的，上述方法的中心是色適應(yīng)變換(CAT)的使用。一般而言，色適應(yīng)是 人類視覺系統(tǒng)適應(yīng)場(chǎng)景照明的色彩變化的能力。色適應(yīng)變換(CAT)設(shè)法通過修改圖像以使 得其具有在不同的顯示條件下觀看到的相同的視覺外觀來實(shí)現(xiàn)類似的效果?？梢允褂萌魏?適當(dāng)?shù)木€性或非線性色適應(yīng)變換，諸如眾所周知的Bradford CAT。應(yīng)注意的是，將色適應(yīng)變換應(yīng)用于已轉(zhuǎn)換的輸入圖像影響所有的圖像色彩而不僅僅是已識(shí)別的背景色彩。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在圖2的方法中，在輸入色彩空間已經(jīng)符合在其中發(fā)生主要處理的比 色色彩空間的情況下，步驟22的相應(yīng)部分是空操作；同樣地，在輸出色彩空間符合比色色 彩空間的情況下，步驟25是空操作。然而，在實(shí)踐中，輸入色彩空間通常是RGB空間且輸出 色彩空間通常是CYMK色彩空間(在預(yù)計(jì)輸出設(shè)備是打印引擎的情況下)。在其中執(zhí)行主要圖像處理的比色空間通常將是由國際照明委員會(huì)(Commission Internationale d，Eclairage，或 CIE)定義的 CIEXYZ 或 CIELAB(在本文中分別簡(jiǎn)寫為 “XYZ”和“Lab”)。由于XYZ三色值可以很容易地被轉(zhuǎn)換成Lab值且反之亦然，所以如最實(shí) 用的那樣，分別使用XYZ和Lab來執(zhí)行圖像處理的不同部分是可行的。因此，雖然在輸入/ 輸出圖像轉(zhuǎn)換中所涉及的比色空間通常是Lab，但常常在X^空間中應(yīng)用色適應(yīng)變換。圖3是描繪圖2的方法的一種實(shí)施方式中的ICC數(shù)據(jù)圖的使用的圖示。ICC數(shù)據(jù)圖 是根據(jù)國際色彩聯(lián)盟(ICC)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)來表征彩色輸入或輸出設(shè)備或者色彩空間的數(shù)據(jù) 集；捕捉或顯示色彩的每個(gè)設(shè)備可以具有其自己的數(shù)據(jù)圖且許多制造商為其產(chǎn)品提供ICC 數(shù)據(jù)圖。因此，諸如掃描儀單元15的輸入設(shè)備通常會(huì)具有相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)圖31(例如，存 儲(chǔ)在處理塊16的存儲(chǔ)器中)，其包括用于將色彩值從輸入設(shè)備的色彩空間(‘輸入設(shè)備坐 標(biāo)’)轉(zhuǎn)換成諸如乂⑵或！^油的比色空間中的值的數(shù)據(jù)，從而在所限定的介質(zhì)和觀看條件下 給出相同的感知色彩。同樣地，諸如打印引擎17的輸出設(shè)備通常會(huì)具有相關(guān)的輸出數(shù)據(jù)圖 32 (同樣，例如，存儲(chǔ)在處理塊16的存儲(chǔ)器中)，其包括用于從針對(duì)所采取的介質(zhì)和觀看條 件的諸如XYZ或Lab的比色空間中的值轉(zhuǎn)換成輸出設(shè)備的色彩空間中的等效值(‘輸出設(shè) 備坐標(biāo)’)的數(shù)據(jù)。將色彩信息轉(zhuǎn)換到和轉(zhuǎn)換出在所限定的介質(zhì)和觀看條件下的比色空間 (所謂的“數(shù)據(jù)圖連接空間，，)使得能夠在輸入和輸出設(shè)備之間可靠地傳遞色彩信息?？梢栽凇案乓獢?shù)據(jù)圖”中詳細(xì)描述特定的圖像處理效果，其例如在Lab比色空間中 開始和結(jié)束。圖3描繪應(yīng)用色適應(yīng)變換(CAT)的概要數(shù)據(jù)圖33;雖然數(shù)據(jù)圖輸入和輸出被 指定在Lab值中，但在這種情況下，CAT對(duì)XYZ三色值進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果是數(shù)據(jù)圖33包括從 Lab到XYZ值的初始轉(zhuǎn)換和應(yīng)用CAT之后的從XYZ到Lab值的逆轉(zhuǎn)換。出于處理效率的目的，在同一色彩管理模塊(CMM)涉及輸入設(shè)備和輸出設(shè)備這兩 者的情況下(如用于多功能打印機(jī)的情況那樣)，則可以將輸入和輸出數(shù)據(jù)圖及任何相關(guān) 的概要數(shù)據(jù)圖組合成單個(gè)查找表以供CMM在將輸入設(shè)備坐標(biāo)直接轉(zhuǎn)換成輸出設(shè)備坐標(biāo)時(shí) 使用。這在圖3中被示出，其中，輸入數(shù)據(jù)圖31被與概要數(shù)據(jù)圖33和輸出數(shù)據(jù)圖32組 合以形成隨后被色彩管理系統(tǒng)35使用以在輸入和輸出設(shè)備坐標(biāo)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的查找表 (LUT)34。將其應(yīng)用于使用圖2的方法在圖1的打印機(jī)中實(shí)現(xiàn)背景色彩去除的情況，其中， 對(duì)整個(gè)圖像應(yīng)用色適應(yīng)變換，掃描儀單元15的輸入數(shù)據(jù)圖31被與打印引擎17的輸出數(shù)據(jù) 圖32和CAT概要數(shù)據(jù)圖33相組合以形成單個(gè)查找表LUT 19 (參見圖1)，該查找表LUT 19 存儲(chǔ)在處理塊16的存儲(chǔ)器中且被CMM 18使用以將由掃描儀單元15產(chǎn)生的RGB色彩值轉(zhuǎn) 換成用于打印引擎17的CYMK值?，F(xiàn)在將相對(duì)于圖1的多功能打印機(jī)并假定使用剛剛描述的ICC數(shù)據(jù)圖參照?qǐng)D4來 描述圖2的方法的特定實(shí)施方式。圖4的方法包括以下步驟步驟41使用由掃描儀單元15產(chǎn)生的掃描輸入圖像的前幾行，產(chǎn)生RGB直方圖并 對(duì)上95%的部分取平均值以確定背景的RGB值(或有限的值范圍)；
步驟42 訪問用于掃描儀單元的RGB至XYZ ICC輸入數(shù)據(jù)圖以確定對(duì)應(yīng)于背景 RGB值的XYZ三色值；步驟43適當(dāng)?shù)赜?jì)算線性Bradford色適應(yīng)矩陣以將背景XYZ值轉(zhuǎn)換成D50基準(zhǔn) 白色；步驟44與從Lab轉(zhuǎn)換到XYZ值、應(yīng)用在步驟43中計(jì)算的色適應(yīng)變換以及從XYZ 轉(zhuǎn)換回到Lab值相對(duì)應(yīng)地生成Lab至Lab概要數(shù)據(jù)圖33 ；步驟45 由用于掃描儀單元15的RGB至Lab輸入數(shù)據(jù)圖31、Lab至Lab CAT概 要數(shù)據(jù)圖33和用于打印引擎17的Lab至CMYK輸出數(shù)據(jù)圖32形成單個(gè)LUT 19 ；步驟46由色彩管理模塊18使用LUT 19來處理由掃描儀單元15提供的全掃描 圖像，以便以CYMK通道信號(hào)的形式為打印引擎17產(chǎn)生輸出圖像；步驟47可選地，可以將輸出圖像轉(zhuǎn)換成在饋送到打印引擎之前優(yōu)化的灰階和對(duì) ^匕貞?？梢詧?zhí)行進(jìn)一步的處理以清理圖像，此類處理由于背景色彩去除步驟的先前應(yīng)用 而更加有效。處理塊16被布置為執(zhí)行所有上述步驟。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，步驟41至45相對(duì)于由CMM 18 在步驟46中執(zhí)行的主要圖像轉(zhuǎn)換過程而言是準(zhǔn)備步驟?？梢詫⑦@些準(zhǔn)備步驟視為CMM功 能的一部分或視為單獨(dú)的功能；這同樣適用于可選步驟47。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)后一步驟47在某些 情況下相對(duì)于原始掃描文檔11而言進(jìn)一步改善打印輸出12的清晰度。圖5A、5B和5C舉例說明圖4的方法在從藍(lán)圖去除背景色彩方面的效力，原始藍(lán)圖 51在圖5A中示出(在轉(zhuǎn)換成用于專利附圖的灰階之后)。圖5B示出由于方法步驟41至 46的應(yīng)用而得到的圖像52 (同樣，在轉(zhuǎn)換成用于專利附圖的灰階之后)。圖5C示出由于將 步驟47應(yīng)用于圖5B的圖像而得到的圖像53。通過比較，圖6A、6B和6C舉例說明圖4的方法相對(duì)于對(duì)藍(lán)圖執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的基于 灰階轉(zhuǎn)換的處理而言的效力。圖6A示出原始藍(lán)圖51 (如前面一樣，在轉(zhuǎn)換成用于專利附圖 的灰階之后)。圖6B示出通過使用現(xiàn)有技術(shù)的直接灰階轉(zhuǎn)換處理產(chǎn)生的圖像M，該處理具 有用于白點(diǎn)、黑點(diǎn)、背景清理、增強(qiáng)黑色、明亮度、對(duì)比度以及伽瑪?shù)脑O(shè)置的手動(dòng)優(yōu)化。圖6C 示出通過將方法步驟41至47應(yīng)用于原始藍(lán)圖而產(chǎn)生的圖像52。圖4的背景色彩去除方法除其效力之外還表現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)。例如，其允許待處理 的原始圖像中存在的色彩被保留(在這種情況下省略步驟47)?？梢匀コ煌谋尘吧?(例如藍(lán)圖的藍(lán)色或在黃色介質(zhì)上生成的原稿的黃色)或用期望的中性色或者事實(shí)上用任 何期望的色彩來代替背景色彩。已經(jīng)具有白色背景的原稿不受該方法的影響，因此該方法 對(duì)于所有圖像而言都可以保持有效。該方法不需要用戶進(jìn)行任何設(shè)置或干預(yù)，并且其是快 速的，因?yàn)槠渑c色彩管理相結(jié)合并在ASIC層級(jí)處理(通常在ASIC中實(shí)現(xiàn)CMM)。由于圖4 的方法涉及標(biāo)準(zhǔn)ICC設(shè)備鏈接數(shù)據(jù)圖的生成，所以這些數(shù)據(jù)圖可用于多工作流。
權(quán)利要求
1.一種用于從圖像去除背景色彩的方法，包括通過以下步驟在比色空間中處理所述圖像確定02;41、42)圖像的背景色彩的比色值，計(jì)算03 ；43)用于將背景色彩比色值轉(zhuǎn)變成目標(biāo)色彩點(diǎn)的值的色適應(yīng)變換，以及 將所計(jì)算的色適應(yīng)變換應(yīng)用于04;46)所述圖像。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述目標(biāo)色彩點(diǎn)是比色空間的白色點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中，在將所計(jì)算的色適應(yīng)變換應(yīng)用于所述圖像之后，對(duì)已變 換圖像進(jìn)行灰階化并調(diào)整其對(duì)比度G7)。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中，在ICC概要數(shù)據(jù)圖(33)中表示所計(jì)算的色適應(yīng)變換。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中，最初通過將輸入圖像從輸入色彩空間轉(zhuǎn)換02)到所述 比色空間來產(chǎn)生所述圖像，并且將通過應(yīng)用所計(jì)算的色適應(yīng)變換而產(chǎn)生的已變換圖像從所 述比色空間轉(zhuǎn)換05)到輸出色彩空間。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中，通過使用通過將輸入數(shù)據(jù)圖(31)、表示所計(jì)算的色適應(yīng) 變換的概要數(shù)據(jù)圖(3 和輸出數(shù)據(jù)圖(3 組合而形成的查找表(19)，來一起實(shí)現(xiàn)輸入圖 像到比色空間的轉(zhuǎn)換(22)、所計(jì)算的色適應(yīng)變換的應(yīng)用04;46)以及已變換圖像從比色空 間到輸出色彩空間的轉(zhuǎn)換05)。
7.一種用于產(chǎn)生藍(lán)圖(11)的方法，包括掃描藍(lán)圖以在輸入色彩空間中產(chǎn)生輸入圖像； 將輸入圖像從輸入色彩空間轉(zhuǎn)換02)到比色空間；根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)來處理已轉(zhuǎn)換的輸入圖像以產(chǎn)生已變換圖像； 將已變換圖像轉(zhuǎn)換05)成打印機(jī)輸出色彩空間中的輸出圖像；以及 打印所述輸出圖像。
8.一種用于從圖像去除背景色彩的圖像處理裝置(10)，該裝置包括被布置為通過以 下處理在比色空間中處理所述圖像的色彩管理模塊(18)確定所述圖像的背景色彩的比色值，計(jì)算用于將背景色彩比色值轉(zhuǎn)變成目標(biāo)色彩點(diǎn)的值的色適應(yīng)變換，以及 將所計(jì)算的色適應(yīng)變換應(yīng)用于所述圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像處理裝置(10)，其中，所述目標(biāo)色彩點(diǎn)是所述比色空間的 白色點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求8所述的圖像處理裝置(10)，其中，所述色彩管理模塊(18)還被布置 為在將所計(jì)算的色適應(yīng)變換應(yīng)用于所述圖像之后對(duì)所述已變換圖像進(jìn)行灰階化和對(duì)比度調(diào)整。
11.如權(quán)利要求8所述的圖像處理裝置(10)，其中，所述色彩管理模塊(18)還被布置 為將應(yīng)用所計(jì)算的色適應(yīng)變換與輸入圖像到所述比色空間的轉(zhuǎn)換和通過應(yīng)用所述色適應(yīng) 變換而產(chǎn)生的已變換圖像從所述比色空間到輸出色彩空間的轉(zhuǎn)換相組合。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像處理裝置(10)，其中，所述色彩管理模塊被布置為通過 使用通過將輸入數(shù)據(jù)圖(31)、表示所計(jì)算的色適應(yīng)變換的概要數(shù)據(jù)圖(3 和輸出數(shù)據(jù)圖 (32)組合而形成的查找表(19)，來實(shí)現(xiàn)組合的轉(zhuǎn)換和變換。
13.如權(quán)利要求8至12中的任一項(xiàng)所述的圖像處理裝置，采取多功能打印機(jī)(10)的形式。
全文摘要
提供一種用于從圖像去除背景色彩的方法和裝置，通過在比色空間中處理圖像來去除背景色彩。在已確定(22)圖像的背景色彩的比色值之后，計(jì)算(23)用于將背景色彩比色值轉(zhuǎn)變成目標(biāo)色彩點(diǎn)的值的色適應(yīng)變換，目標(biāo)色彩點(diǎn)通常是白色點(diǎn)。然后將所計(jì)算的色適應(yīng)變換應(yīng)用于(24)所述圖像。
文檔編號(hào)H04N1/60GK102075666SQ20101056793
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者M·A·羅佩斯, M·瑪麗亞 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司