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Kara - image quality improvement method and apparatus

阅读:839发布:2021-02-02

专利汇可以提供Kara - image quality improvement method and apparatus专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且【要約】 【課題】 本発明は、利用者の判断を要せずに簡単な計算により、局所的及び大域的の双方のコントラストを強調し、カラー画像の画質の向上を図る。 【解決手段】 カラー画像の全体の各画素値r,g,b
を変換した 色度 値rg,ybと輝度値lからそれらの各平均値を求め、各画素毎に、その近傍の画素の各色度値並びに輝度値の平均値を求め、全体の平均値と近傍の平均値との比に対応して係数を求め、係数をポジティブ画像での画素の相対値に乗じてポジティブ画素変量を求め、同様に、係数を用いてネガティブ画素変量を求め、
ポジティブ画素変量をポジティブ画像での当該画素の相対値に加えてこれら相対値を修正し、同様にネガティブ画素変量を用いて相対値を修正し、これら修正した相対値の比の対数によって当該画素の各色度値並びに輝度値を夫々補正し、補正結果を出 力 レンジの範囲内に正規化するカラー画像画質改善方法及び装置。,下面是Kara - image quality improvement method and apparatus专利的具体信息内容。

(57)【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 カラー画像の各画素における画素値r,
    g,bを均等色空間CIE−LAB上の各色度値a*,
    b*並びに輝度値l*に変換し、 前記各画素の輝度値l*の平均値l* meanを求め、 前記各画素毎に、当該画素の近傍におけるi個の画素の各輝度値l*1〜l*iの平均値l* aveを求め、 前記全体の平均値l* mean から前記輝度値l*の下限値l
    * L を引いた値と前記近傍の平均値l* ave から前記下限
    値l* L を引いた値との比に対応する ポジティブ画素値補
    正係数αl* posi を求めると共に、前記輝度値l*の上限
    値l* U から前記全体の平均値l* mean を引いた値と前記
    上限値l* U から前記近傍の平均値l* ave を引いた値との
    比に対応するネガティブ画素値補正係数αl* negaを求め、 前記 ポジティブ画素値補正係数 αl* posi 前記近傍の平均値l* aveから 前記下限値l L* を引いた値に乗じてポジティブ 画像画素 変量δl* posiを求めると共に、前記 ネガティブ画素値補正係数 αl* nega を前記上限値l*
    U から前記近傍の平均値l* ave を引いた値に乗じてネガティブ 画像画素 変量δl* negaを求め、 前記ポジティブ 画像画素 変量δl* posi を当該画素の輝度値l* から前記下限値l* L を引いた相対値に加えてこの相対値を修正すると共に、前記ネガティブ 画像画素
    変量δl* nega前記上限値l* U から当該画素の輝度値l
    * を引いた相対値に加えてこの相対値を修正し、 これら修正した相対値の比の対数によって当該画素の輝度値l*を補正し、 この補正結果kl*(l*)を出力レンジの範囲内に正規化し、 この正規化結果Vl*(l*)及び前記各色度値a*,b*
    を前記均等色空間CIE−LABからrgb色空間へ逆変換し、 得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力することを特徴とするカラー画像画質改善方法。
  • 【請求項2】 請求項1に記載のカラー画像画質改善方法において、 前記正規化は、前記全体の平均値l* meanの補正結果k
    l*(l* mean )を前記出力レンジの中間値Vl* midに対応させるように実行することを特徴とするカラー画像画質改善方法。
  • 【請求項3】 カラー画像を入力するための画像入力手段と、 前記画像入力手段により入力されたカラー画像の全画素の画素値r,g,bを均等色空間CIE−LAB上の各色度値a*,b*及び輝度値l*に変換する色空間変換手段と、 前記色空間変換手段にて得られた全画素の各輝度値l*
    を平均して全体平均値l* meanを算出する全体平均算出手段と、 前記色空間変換手段にて得られた各画素毎に、当該画素の近傍におけるi個の画素の各輝度値l*1〜l*iを抽出する近傍画像抽出手段と、 前記近傍画像抽出手段により抽出された近傍画素の各輝度値l*1〜l*iを平均して近傍平均値l* aveを算出する近傍平均算出手段と、 前記全体平均算出手段により算出された全体平均値l*
    mean から前記輝度値l*の下限値l* L を引いた値と前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均値l* ave
    から前記下限値l* L を引いた値との比に対応する ポジテ
    ィブ画素値補正係数αl* posi を算出すると共に、前記
    輝度値l*の上限値l* U から前記全体平均算出手段によ
    り算出された全体平均値l* mean を引いた値と前記上限
    値l* U から前記近傍平均算出手段により算出された近傍
    平均値l* ave を引いた値との比に対応するネガティブ
    画素値補正係数 αl* negaを算出する係数算出手段と、 前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値l* ave から前記下限値l* L を引いた値に対し、前記
    係数算出手段により算出された ポジティブ画素値補正係<br>数αl* posi を乗じて、ポジティブ画像の画素値変量δl*
    posiを決定するポジティブ画像画素値変量決定手段と、 前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値l* ave を前記上限値l* U から引いた値に対し、前記
    係数算出手段により算出された ネガティブ画素値補正係<br>数αl* nega を乗じて、ネガティブ画像の画素値変量δl*
    negaを決定するネガティブ画像画素値変量決定手段と、 前記ポジティブ画像画素値変量決定手段により決定された ポジティブ画像画素値変量δl* posi を当該画素の輝度
    値l*から前記下限値l *L を引いた相対値に加えてこの
    相対値を修正すると共に、前記ネガティブ画像画素値変量決定手段により決定された ネガティブ画像画素値変量δl* nega を前記上限値l* U から当該画素 の輝度値l*を
    引いた相対値に加えてこの相対値を修正し、これら修正
    した相対値の比の対数を求めて画素補正値kl*(l*)
    を算出する画素値補正手段と、 前記画素値補正手段により算出された全ての画素補正値kl*(l*)のうち、最大値kl* maxと最小値kl* min
    とを算出する補正値最大最小値算出手段と、 前記補正値最大最小値算出手段により算出された最大値kl* max及び最小値kl* minに基づいて、前記画素値補正手段により算出された画素補正値kl*(l*)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vl*(l*)
    を算出する画素値正規化手段と、 前記画素値正規化手段により算出された各画素の正規化変換値Vl*(l*)及び前記色空間変換手段にて得られた各色度値a*,b*を前記均等色空間CIE−LABからrgb色空間へ逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する画像出力手段とを備えたことを特徴とするカラー画像画質改善装置。
  • 【請求項4】 請求項3に記載のカラー画像画質改善装置において、 前記画素値正規化手段及び前記画像出力手段に代えて、 前記全体平均算出手段により算出された全体平均値l*
    mean及び前記係数算出手段により算出された係数αl*
    posi ,αl* negaに基づいて、前記全体平均値l* m eanの補正値kl*(l* mean )を算出する全体平均補正値算出手段と、 前記画素値補正手段により算出された各画素の画素補正値kl*(l* )と前記全体平均補正値算出手段により算出された補正値kl*(l* mean )とを比較し、前記画素補正値kl*(l* )よりも対応する前記補正値kl*(l
    * mean )が大のときには画素補正値kl*(l* )を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vl* midより小さい出力レンジ区間へ線形変換し、前記画素補正値kl*(l* )
    と対応する前記補正値kl*(l* mean )とが等しいときには画素補正値kl*(l* )を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vl* midへ変換し、前記画素補正値kl*(l
    *)よりも対応する前記補正値kl*(l* mean )が小のときには画素補正値kl*(l* )を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vl* midより大きい出力レンジ区間へ線形変換することにより、各画素補正値kl*(l* )を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vl*(l*
    )を算出する画素補正値変換手段と、 前記画素補正値変換手段により算出された各画素の正規化変換値Vl*(l* )及び前記色空間変換手段にて得られた各色度値a* ,b* を前記均等色空間CIE−LA
    Bからrgb色空間へ逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する正規化画像出力手段とを備えたことを特徴とするカラー画像画質改善装置。
  • 【請求項5】 カラー画像の各画素における画素値r,
    g,bを色空間上の各色度値rg,yb並びに輝度値l
    に変換し、 前記各色度値rg,yb並びに輝度値lの各々の平均値rg mean ,yb mean ,l meanを求め、 前記カラー画像の各画素毎に、当該画素の近傍におけるi個の画素の各色度値rg1〜rgi,yb1〜ybi
    並びに輝度値l1〜liの各々の平均値rg ave ,yb
    ave ,l aveを求め、 前記全体の平均値rg mean ,yb mean ,l mean から前記
    各色度値rg,yb並びに輝度値lの各下限値rg L
    yb L ,l L を引いた値と前記近傍の平均値rg ave ,y
    ave ,l ave から前記各下限値rg L ,yb L ,l L
    引いた値との比に対応する ポジティブ画素値補正係数α
    rg posi ,αyb posi ,αl posi を求めると共に、前記
    各色度値rg,yb並びに輝度値lの各上限値rg U
    yb U ,l U から前記全体の平均値rg mean ,yb mean
    mean を引いた値と前記各上限値rg U ,yb U ,l U
    ら前記近傍の平均値rg ave ,yb ave ,l ave を引い
    た値との比に対応するネガティブ画素値補正係数αrg
    nega ,αyb nega ,αl negaを求め、 前記 ポジティブ画素値補正係数 αrg posi ,αy
    posi ,αl posi 前記近傍の平均値 rg ave ,yb
    ave ,l ave から前記各下限値rg L ,yb L ,l L を引
    いた相対値に乗じてポジティブ 画像画素 変量δr
    g posi ,δyb posi ,δl posiを求めると共に、前記 ネガテ
    ィブ画素値補正係数 αrg nega ,αyb nega ,αl nega
    を前記各上限値rg U ,yb U ,l U から前記近傍の平均値 rg ave ,yb ave ,l ave を引いた値に乗じてネガティブ 画像画素 変量δrg nega ,δyb nega ,δl negaを求め、 前記ポジティブ 画像画素 変量rg posi ,δyb posi ,δl
    posi を当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値l
    ら前記各下限値rg L ,yb L ,l L を引いた各々の相対値に加えてこれら相対値を修正すると共に、前記ネガティブ 画像画素 変量 αrg nega ,αyb nega ,αl nega
    前記各上限値rg U ,yb U ,l U から当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値l を引いた各々の相対値に加えてこれら相対値を修正し、 これら修正した相対値の比の対数によって当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値lを夫々補正し、 これらの補正結果krg(rg),kyb(yb),kl
    (l)を夫々出力レンジの範囲内に正規化することを特徴とするカラー画像画質改善方法。
  • 【請求項6】 請求項5に記載のカラー画像画質改善方法において、 前記正規化は、前記全体の平均値rg mean ,yb mean
    meanの各々の補正結果krg(rg),kyb(y
    mean ),kl (l mean )を前記出力レンジの中間値V
    rg mid ,Vyb mid ,Vl midに夫々対応させるように実行することを特徴とするカラー画像画質改善方法。
  • 【請求項7】 カラー画像を入力するための画像入力手段と、 前記画像入力手段により入力されたカラー画像の全画素の画素値r,g,bを色空間上の各色度値rg,yb及び輝度値lに変換する色空間変換手段と、 前記色空間変換手段にて得られたカラー画像の全画素の各色度値rg,yb及び輝度値lの各々を平均して全体平均値rg mean ,yb mean ,l meanを算出する全体平均算出手段と、 前記色空間変換手段にて得られたカラー画像の各画素毎に、当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値l及びその近傍におけるi個の画素の各色度値rg1〜rg
    i,yb1〜ybi並びに輝度値l1〜liを抽出する近傍画像抽出手段と、 前記近傍画像抽出手段により抽出された近傍画素の各色度値rg1〜rgi,yb1〜ybi並びに輝度値l1
    〜liを夫々平均して近傍平均値rg ave ,yb ave
    aveを算出する近傍平均算出手段と、 前記全体平均算出手段により算出された全体平均値rg
    mean ,yb mean ,l mean から前記各色度値rg,yb並
    びに輝度値lの各下限値rg L ,yb L ,l L を引いた値
    と前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均値r
    ave ,yb ave ,l ave から前記各下限値rg L ,y
    L ,l L を引いた値との比に対応する ポジティブ画素値
    補正係数 αrg posi ,αyb posi ,αl posi を求めると
    共に、前記各色度値rg,yb並びに輝度値lの各上限
    値rg U ,yb U ,l U から前記全体平均算出手段により
    算出された全体平均値rg mean ,yb mean ,l mean を引
    いた値と前記各上限値rg U ,yb U ,l U から前記近傍
    平均算出手段により算出された近傍平均値rg ave ,y
    ave ,l ave を引いた値との比に対応するネガティブ
    画素値補正係数αrg nega ,αyb nega ,αl negaを算出する係数算出手段と、 前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値 rg ave ,yb ave ,l ave から前記各下限値rg L
    yb L ,l L を引いた値に対し、前記係数算出手段により算出された ポジティブ画素値補正係数 αrg posi ,αy
    posi ,αl posi を乗じて、ポジティブ画像画素値変量δrg posi ,δyb posi ,δl posiを決定するポジティブ画像画素値変量決定手段と、 前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値 rg ave ,yb ave ,l ave を前記各上限値rg U ,y
    U ,l U から引いた値に対し、前記係数算出手段により算出された ネガティブ画素値補正係数 αrg nega ,αy
    nega ,αl nega を乗じて、ネガティブ画像画素値変量δrg nega ,δyb nega ,δl negaを決定するネガティブ画像画素値変量決定手段と、 前記ポジティブ画像画素値変量決定手段により決定された ポジティブ画像画素値変量δrg posi ,δyb posi ,δl
    posi を当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値lか
    ら前記各下限値rg L ,yb L ,l L を引いた相対値に加
    えてこの相対値を修正すると共に、前記ネガティブ画像画素値変量決定手段により決定された ネガティブ画像画<br>素値変量δrg nega ,δyb nega ,δl nega を前記各上限値
    rg U ,yb U ,l U から当該画素の各色度値rg,yb
    並びに輝度値lを引いた相対値に加えてこれら相対値を
    修正し、これら修正した相対値の比の対数を求めて画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl(l)を算出する画素値補正手段と、 前記画素補正手段により算出された全ての画素補正値k
    rg(rg),kyb(yb),kl(l)のうち、最大値krg max ,kyb max ,kl maxと最小値krg min ,kyb
    min ,kl minとを算出する補正値最大最小値算出手段と、 前記補正値最大最小値算出手段により算出された最大値krg max ,kyb max ,kl max及び最小値krg min ,ky
    b min ,kl minに基づいて、前記画素値補正手段により算出された画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l(l)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl(l)を算出する画素値正規化手段と、 前記画素値正規化手段により算出された各画素の正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl(l)に基づいて、画像全体を構成して出力する画像出力手段とを備えたことを特徴とするカラー画像画質改善装置。
  • 【請求項8】 請求項7に記載のカラー画像画質改善装置において、 前記画素値正規化手段及び前記画像出力手段に代えて、 前記全体平均算出手段により算出された全体平均値rg
    mean ,yb mean ,l me an及び前記係数算出手段により算出された係数αrg posi ,αyb posi ,αl posi ,αr
    g nega ,αyb nega ,αl negaに基づいて、前記全体平均値rg mean ,yb mean ,l meanの補正値krg(r
    mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )を算出する全体平均補正値算出手段と、 前記画素値補正手段により算出された各画素の画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)と前記全体平均補正値算出手段により算出された補正値krg(rg
    mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )とを夫々比較し、前記画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l (l)よりも対応する前記補正値krg(rg mean ),
    kyb(yb mean ),kl (l mean )が大のときには画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vrg mid ,Vyb mid ,V
    l midより小さい出力レンジ区間へ線形変換し、前記画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)と対応する前記補正値krg(rg mean ),kyb(y
    mean ),kl (l mean )とが等しいときには画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vrg mid ,Vyb mid ,Vl mid
    へ変換し、前記画素補正値krg(rg),kyb(y
    b),kl (l)よりも対応する前記補正値krg(rg
    mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )が小のときには画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl
    (l)を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vrg mid
    Vyb mid ,Vl midより大きい出力レンジ区間へ線形変換することにより、各画素補正値krg(rg),kyb
    (yb),kl (l)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl
    (l)を算出する画素補正値変換手段と、 前記画素補正値変換手段により算出された各画素の正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)に基づいて、画像全体を構成して出力する正規化画像出力手段とを備えたことを特徴とするカラー画像画質改善装置。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサやディジタルカメラ等から入されたカラー画像に対し、
    明部、暗部での微妙な輝度値及び色度値の変化を強調しつつ、局所的なコントラストと大域的なコントラストとを同時に強調し、出力レンジに適合させて出力し得るカラー画像画質改善方法及び装置に関する。

    【0002】

    【従来の技術】一般に、カラーの画像処埋又は画像表示を伴う視覚技術分野では、より高精細なカラー画像が要求されるため、人間の特殊な操作を介さずに、カラー画像を可能な限り高精度なカラー画像に変換するカラー画像画質改善方法が必要とされている。

    【0003】この種のカラー画像画質改善方法としては、ガンマ補正に代表される指数変換方法及び対数変換方法がある。 また、極端に画像を強調したい場合、ヒストグラム平坦化により、画像の画素値をコントラスト強調する方法などがある。

    【0004】ここで、対数変換による方法では、図12
    に示すように、入力画像の画素値Iを全体に増す側に変換する。 なお、図示するように、画素値の小さい方が大きい増分をもつことから、主に暗部のコントラストが強調されることがわかる。

    【0005】さらに、指数変換による方法では、図12
    に示すように、指数が1より小さい場合、対数変換同様の変換カーブを描き、全体に画素値を増す側に変換する。 従って、暗部のコントラストが強調される。 一方、
    指数が1より大きい場合、図13に示すように、全体に画素値を減じる側に変換する。 よって、明部のコントラストが強調される。

    【0006】ヒストグラム平坦化による方法は、画素値の分布の塊を周囲に適切に分散させて、分布に則してコントラスト強調を実行する技術であり、実際に種々の画像強調手法のなかでも強調効果が著しい手法となっている。

    【0007】これらの他、カラー画像ではなく、白黒画像が対象であるものの、分解能向上に優れた画像強調方法としては、元々視認性のよい中間部ではコントラストをある程度抑制しつつ、明部及び暗部ではコントラストを強調するという画質改善方法および装置が特公平8−
    21079号公報に開示されている。

    【0008】

    【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のようなカラー画像画質改善方法では、以下のような問題がある。

    【0009】対数変換による方法では、画素値の小さい区間のコントラストは強調されるものの、画素値の大きい区間のコントラストが抑制される問題がある。

    【0010】指数変換による方法では、利用者が画像毎に判断して指数を決定する手間がかかり、指数が1より小さいとき画素値の小さい区間のコントラストは強調されるものの、画素値の大きい区間のコントラストが抑制される問題がある。 また、指数が1より大きいとき、画素値の大きい区間のコントラストは強調されるものの、
    画素値の小さい区間のコントラストが抑制される問題がある。

    【0011】また、ヒストグラム平坦化による方法では、大域的なコントラストの強調効果が著しい一方、領域内部での変化等を示す比較的に小さい局所的なコントラストが抑制される問題がある。

    【0012】また、特公平8−21079号公報に記載の方法では、局所的なコントラストの強調効果が高いことから局所的にシャープな画像が得られる一方、大域的なコントラストを低下させる傾向がある。 また、白黒画像を対象とした方法なので、カラー画像の画質改善とは無関係である。

    【0013】まとめると、以上のようなコントラストの低下は、高解像度な画像データであっても、その画像データの実質的な利用度を低下させるので、高細密なカラー画像を実現し難いという問題を生じさせる。

    【0014】また、以上のような各画質の改善方式は、
    白黒画像の場合にはある程度の画質の改善が見られるものの、より高細密なカラー画像の実現を図る観点からは、未だ十分とは言えないものである。

    【0015】本発明は上記実情を考慮してなされたもので、利用者の判断を要せずに簡単な計算により、局所的及び大域的の双方のコントラストを強調し、カラー画像の画質を向上し得るカラー画像画質改善方法及び装置を提供することを目的とする。

    【0016】また、本発明の他の目的は、局所的及び大域的なコントラストの強調を人間の色覚に応じて行なうことにより、画像データの実質的な利用度を高め、高細密なカラー画像を実現し得るカラー画像画質改善方法及び装置を提供することにある。

    【0017】

    【課題を解決するための手段】本発明の第1の骨子について説明する。 特公平8−21079号公報に開示された技術は、人間の視覚におけるS字型の応答特性を線形に補正するために逆S字型変換を用いるものであるが、
    前述した通り、局所的コントラストを強調する反面、大域的なコントラストを低下させる傾向がある。

    【0018】この傾向を改善するため、本発明では、輝度調整の手法と色度調整の手法とを夫々設けている。 輝度調整としては、画像全体の明るさ(全体の輝度の平均値l mean )に対して局所的明るさ(画素近傍の輝度の平均値l ave )の比に対応する係数を求め、全体の明るさと局所的明るさとの差を強調することにより、局所的コントラストを維持しつつ、大域的なコントラストの向上を図っている。 なお、この輝度調整に関しては、均等色空間CIE−LABを用いることが輝度を色度とは独立に且つ高精度に調整可能な観点から好ましい。

    【0019】一方、色度調整としては、本発明は、カラー画像を対象とするため、人間の色覚の性質に基づいて、色覚に関しても、全体の色合い(全体の色度の平均値rg mean ,yb mean )と局所的色合い(画素近傍の色度の平均値rg ave ,yb ave )との差を強調することにより、局所的コントラストを維持しつつ、大域的なコントラストの向上を図っている。 なお、この色度調整に関しては、人間の色覚機構に基づく色空間を用いることが自然な色合いの観点から好ましい。

    【0020】ここで例えば、図11は人間の外側膝状体での色覚機構を示す模式図である(De Valois, RL a
    nd De Valois, KK : A multi-stage color model, V
    ision Research, Vol.33, No.8, pp.1053-1065, 1993.
    )。 この色覚機構は、目が光を受けると、網膜にあるL,M,Sの3種の錐体が夫々信号を出力し、その信号が外側膝状体において種々の組合せで加算されて大脳に出力される結果、人間が明るさ、暗さを含む、赤色、黄色、緑色及び青色等の色覚を生じることを示している。

    【0021】なお、図11中、符号のLは長波長を感じるL錐体を示し、Mは中波長を感じるM錐体を示し、S
    は短波長を感じるS錐体を示す。 また、符号の“o”は中心が正(興奮)に反応し、周辺に負(抑制)の反応を生じる神経節細胞のONセンタ形を示す。 同様に、符号の“−”は、ONセンタ形とは逆の極性の反応を生じる神経節細胞のOFFセンタ形を示す。

    【0022】これらにより、例えばOFFセンタ形のM
    錐体を“−Mo”として示している。 また、例えば“L
    o”、“Mo”及び“So”の和により、“明るさ”が知覚され、“Lo”、“−Mo”及び“So”の和により、“赤色”が知覚される旨を示している。

    【0023】本発明はこのような色覚機構に基づき、カラー画像のR,G,B値を人間の色覚に合わせるように色度図で示される色空間に変換し、さらに、上述した全体平均と局所平均との比を用い、色度のコントラストを向上させて高細密カラー画像の実現を図るものである。

    【0024】また、本発明は、人間の側抑制機構における受容野が略同心円状であることを考慮して、画像の局所的な明るさや色度を画素近傍の輝度の平均値l aveや色度の平均値rg ave ,yb aveより示すようにし、局所的コントラスト自体の改善も図るものである。

    【0025】次に、本発明の第2の骨子について説明する。 このような第1の骨子において、さらに大域的コントラストの強調を図るため、明暗順応機構及び色順応機構の考慮により、画像の全体的な明るさや色度を輝度値の平均値l meanや色度の平均値rg ave ,yb aveで代表させ、これを逆S字型変換した補正値kl
    (l mean ),krg(rg mean ),kyb(yb mean )を表示系の出力レンジの中間値Vl mid ,Vrg mid ,Vyb
    midに対応させ、平均輝度や平均色度の前後で出力レンジに適合させるように線形変換を実行することにより、
    大域的コントラストの強調を図っている。

    【0026】さて、上述した本発明の骨子に基づいて、
    具体的には以下のような解決手段が実現される。 請求項1に対応する発明は、カラー画像の各画素における画素値r,g,bを均等色空間CIE−LAB上の各色度値a*,b*並びに輝度値l*に変換し、前記各画素の輝度値l*の平均値l* meanを求め、前記各画素毎に、当該画素の近傍におけるi個の画素の各輝度値l*1〜l*iの平均値l* aveを求め、前記全体の平均値l* mean から前
    記輝度値l*の下限値l* L を引いた値と前記近傍の平均値l* ave から前記下限値l* L を引いた値との比に対応するポジティブ画素値補正係数αl* posi を求めると共
    に、前記輝度値l*の上限値l* U から前記全体の平均値
    l* mean を引いた値と前記上限値l* U から前記近傍の平
    均値l* ave を引いた値との比に対応するネガティブ画
    素値補正係数αl* negaを求め、前記ポジティブ画素値
    補正係数αl* posi 前記近傍の平均値l* aveから前記
    下限値l* L を引いた値に乗じてポジティブ画像画素変<br>量δl* posiを求めると共に、前記ネガティブ画素値補正
    係数αl* nega を前記上限値l* U から前記近傍の平均値l* ave を引いた値に乗じてネガティブ画像画素変量δl* negaを求め、前記ポジティブ画像画素変量δl*
    posi を当該画素の輝度値l* から前記下限値l* L を引い
    相対値に加えてこの相対値を修正すると共に、前記ネガティブ画像画素変量δl* nega前記上限値l* U から
    当該画素の輝度値l* を引いた相対値に加えてこの相対値を修正し、これら修正した相対値の比の対数によって当該画素の輝度値l*を補正し、この補正結果kl*(l
    *)を出力レンジの範囲内に正規化し、この正規化結果Vl*(l*)及び前記各色度値a*,b*を前記均等色空間CIE−LABからrgb色空間へ逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力するカラー画像画質改善方法である。

    【0027】また、請求項2に対応する発明は、請求項1に対応するカラー画像画質改善方法において、前記正規化としては、前記全体の平均値l* meanの補正結果k
    l*(l* mean )を前記出力レンジの中間値Vl* midに対応させるように実行するカラー画像画質改善方法である。

    【0028】さらに、請求項3に対応する発明は、カラー画像を入力するための画像入力手段と、前記画像入力手段により入力されたカラー画像の全画素の画素値r,
    g,bを均等色空間CIE−LAB上の各色度値a*,
    b*及び輝度値l*に変換する色空間変換手段と、前記色空間変換手段にて得られた全画素の各輝度値l*を平均して全体平均値l* meanを算出する全体平均算出手段と、前記色空間変換手段にて得られた各画素毎に、当該画素の近傍におけるi個の画素の各輝度値l*1〜l*i
    を抽出する近傍画像抽出手段と、前記近傍画像抽出手段により抽出された近傍画素の各輝度値l*1〜l*iを平均して近傍平均値l* aveを算出する近傍平均算出手段と、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値l* mean から前記輝度値l*の下限値l* L を引いた値と前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均値l*
    ave から前記下限値l* L を引いた値との比に対応する
    ジティブ画素値補正係数αl* posi を算出すると共に、
    前記輝度値l*の上限値l* U から前記全体平均算出手段
    により算出された全体平均値l* mean を引いた値と前記
    上限値l* U から前記近傍平均算出手段により算出された
    近傍平均値l* ave を引いた値との比に対応するネガテ
    ィブ画素値補正係数 αl* negaを算出する係数算出手段と、前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値l* ave から前記下限値l* L を引いた値に対し、前
    係数算出手段により算出されたポジティブ画素値補正
    係数αl* posi を乗じて、ポジティブ画像の画素値変量δ
    l* posiを決定するポジティブ画像画素値変量決定手段と、前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値l* ave を前記上限値l* U から引いた値に対し、
    前記係数算出手段により算出されたネガティブ画素値補
    係数αl* nega を乗じて、ネガティブ画像の画素値変量δl* negaを決定するネガティブ画像画素値変量決定手段と、前記ポジティブ画像画素値変量決定手段により決定されたポジティブ画像画素値変量δl* posi を当該画素の
    輝度値l*から前記下限値l L* を引いた相対値に加えて
    この相対値を修正すると共に、前記ネガティブ画像画素値変量決定手段により決定されたネガティブ画像画素値変量δl* nega を前記上限値l* U から当該画素の輝度値l
    *を引いた相対値に加えてこの相対値を修正し、これら
    修正した相対値の比の対数を求めて画素補正値kl*(l
    *)を算出する画素値補正手段と、前記画素値補正手段により算出された全ての画素補正値kl*(l*)のうち、最大値kl* maxと最小値kl* minとを算出する補正値最大最小値算出手段と、前記補正値最大最小値算出手段により算出された最大値kl* max及び最小値kl* min
    に基づいて、前記画素値補正手段により算出された画素補正値kl*(l*)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vl*(l*)を算出する画素値正規化手段と、前記画素値正規化手段により算出された各画素の正規化変換値Vl*(l*)及び前記色空間変換手段にて得られた各色度値a*,b*を前記均等色空間CIE−LA
    Bからrgb色空間へ逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する画像出力手段とを備えたカラー画像画質改善装置である。

    【0029】また、請求項4に対応する発明は、請求項3に対応するカラー画像画質改善装置において、前記画素値正規化手段及び前記画像出力手段に代えて、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値l* mean及び前記係数算出手段により算出された係数αl* posi ,α
    l* negaに基づいて、前記全体平均値l* meanの補正値k
    l*(l* mean )を算出する全体平均補正値算出手段と、
    前記画素値補正手段により算出された各画素の画素補正値kl*(l* )と前記全体平均補正値算出手段により算出された補正値kl*(l* mean )とを比較し、前記画素補正値kl*(l* )よりも対応する前記補正値kl*(l
    * mean )が大のときには画素補正値kl*(l* )を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vl* midより小さい出力レンジ区間へ線形変換し、前記画素補正値kl*(l* )
    と対応する前記補正値kl*(l* m ean )とが等しいときには画素補正値kl*(l* )を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vl* midへ変換し、前記画素補正値kl*(l
    * )よりも対応する前記補正値kl*(l* mean )が小のときには画素補正値kl*(l* )を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vl* midより大きい出力レンジ区間へ線形変換することにより、各画素補正値kl*(l* )を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vl*(l*
    )を算出する画素補正値変換手段と、前記画素補正値変換手段により算出された各画素の正規化変換値Vl*
    (l* )及び前記色空間変換手段にて得られた各色度値a* ,b* を前記均等色空間CIE−LABからrgb
    色空間へ逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する正規化画像出力手段とを備えたカラー画像画質改善装置である。

    【0030】さらに、請求項5に対応する発明は、カラー画像の各画素における画素値r,g,bを色空間上の各色度値rg,yb並びに輝度値lに変換し、前記各色度値rg,yb並びに輝度値lの各々の平均値r
    mean ,yb mean ,l meanを求め、前記カラー画像の各画素毎に、当該画素の近傍におけるi個の画素の各色度値rg1〜rgi,yb1〜ybi並びに輝度値l1〜
    liの各々の平均値rg ave ,yb ave ,l aveを求め、前記全体の平均値rg mean ,yb mean ,l mean から
    前記各色度値rg,yb並びに輝度値lの各下限値rg
    L ,yb L ,l L を引いた値と前記近傍の平均値r
    ave ,yb ave ,l ave から前記各下限値rg L ,y
    L ,l L を引いた値との比に対応するポジティブ画素値
    補正係数αrg posi ,αyb posi ,αl posi を求めると
    共に、前記各色度値rg,yb並びに輝度値lの各上限
    値rg U ,yb U ,l U から前記全体の平均値rg mean
    yb mean ,l mean を引いた値と前記各上限値rg U ,y
    U ,l U から前記近傍の平均値rg ave ,yb ave ,l
    ave を引いた値との比に対応するネガティブ画素値補正
    係数αrg nega ,αyb nega ,αl negaを求め、前記
    ジティブ画素値補正係数αrg posi ,αyb posi ,αl
    posi 前記近傍の平均値rg ave ,yb ave ,l ave
    ら前記各下限値rg L ,yb L ,l L を引いた相対値に乗じてポジティブ画像画素変量δrg posi ,δyb posi ,δ
    l posiを求めると共に、前記ネガティブ画素値補正係数
    αrg nega ,αyb nega ,αl nega を前記各上限値rg
    U ,yb U ,l U から前記近傍の平均値rg ave ,yb
    ave ,l ave を引いた値に乗じてネガティブ画像画素
    変量δrg nega ,δyb nega ,δl negaを求め、前記ポジティブ画像画素変量rg posi ,δyb posi ,δl posi を当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値l から前記各下
    限値rg L ,yb L ,l L を引いた各々の相対値に加えてこれら相対値を修正すると共に、前記ネガティブ画像画<br>素変量αrg nega ,αyb nega ,αl nega前記各上
    限値rg U ,yb U ,l U から当該画素の各色度値rg,
    yb並びに輝度値l を引いた各々の相対値に加えてこれら相対値を修正し、これら修正した相対値の比の対数によって当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値lを夫々補正し、これらの補正結果krg(rg),kyb(y
    b),kl(l)を夫々出力レンジの範囲内に正規化するカラー画像画質改善方法である。

    【0031】また、請求項6に対応する発明は、請求項5に対応するのカラー画像画質改善方法において、前記正規化としては、前記全体の平均値rg mean ,y
    mean ,l meanの各々の補正結果krg(rg),kyb
    (yb mean ),kl (l mean )を前記出力レンジの中間値Vrg mid ,Vyb mid ,Vl midに夫々対応させるように実行するカラー画像画質改善方法である。

    【0032】さらに、請求項7に対応する発明は、カラー画像を入力するための画像入力手段と、前記画像入力手段により入力されたカラー画像の全画素の画素値r,
    g,bを色空間上の各色度値rg,yb及び輝度値lに変換する色空間変換手段と、前記色空間変換手段にて得られたカラー画像の全画素の各色度値rg,yb及び輝度値lの各々を平均して全体平均値rg mean ,y
    mean ,l meanを算出する全体平均算出手段と、前記色空間変換手段にて得られたカラー画像の各画素毎に、当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値l及びその近傍におけるi個の画素の各色度値rg1〜rgi,yb
    1〜ybi並びに輝度値l1〜liを抽出する近傍画像抽出手段と、前記近傍画像抽出手段により抽出された近傍画素の各色度値rg1〜rgi,yb1〜ybi並びに輝度値l1〜liを夫々平均して近傍平均値r
    ave ,yb ave ,l aveを算出する近傍平均算出手段と、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値rg mean ,yb mean ,l mean から前記各色度値rg,y
    b並びに輝度値lの各下限値rg L ,yb L ,l L を引い
    た値と前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均値rg ave ,yb ave ,l ave から前記各下限値r
    L ,yb L ,l L を引いた値との比に対応するポジティ
    ブ画素値補正係数αrg posi ,αyb posi ,αl posi
    求めると共に、前記各色度値rg,yb並びに輝度値l
    の各上限値rg U ,yb U ,l U から前記全体平均算出手
    段により算出された全体平均値rg mean ,yb mean ,l
    mean を引いた値と前記各上限値rg U ,yb U ,l U から
    前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均値rg
    ave ,yb ave ,l ave を引いた値との比に対応するネ
    ガティブ画素値補正係数αrg nega ,αyb nega ,αl
    negaを算出する係数算出手段と、前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値rg ave ,y
    ave ,l ave から前記各下限値rg L ,yb L ,l L
    引いた値に対し、前記係数算出手段により算出された
    ジティブ画素値補正係数αrg posi ,αyb posi ,αl
    posi を乗じて、ポジティブ画像画素値変量δrg posi ,δ
    yb posi ,δl posiを決定するポジティブ画像画素値変量決定手段と、前記近傍平均算出手段にて得られた当該画素の近傍平均値rg ave ,yb ave ,l ave を前記各上
    限値rg U ,yb U ,l U から引いた値に対し、前記係数算出手段により算出されたネガティブ画素値補正係数α
    rg nega ,αyb nega ,αl nega を乗じて、ネガティブ画像画素値変量δrg nega ,δyb nega ,δl negaを決定するネガティブ画像画素値変量決定手段と、前記ポジティブ画像画素値変量決定手段により決定されたポジティブ
    画像画素値変量δrg posi ,δyb posi ,δl posi を当該画
    素の各色度値rg,yb並びに輝度値lから前記各下限
    値rg L ,yb L ,l L を引いた相対値に加えてこの相対
    値を修正すると共に、前記ネガティブ画像画素値変量決定手段により決定されたネガティブ画像画素値変量δrg
    nega ,δyb nega ,δl nega を前記各上限値rg U ,y
    U ,l U から当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度
    値lを引いた相対値に加えてこれら相対値を修正し、こ
    れら修正した相対値の比の対数を求めて画素補正値krg
    (rg),kyb(yb),kl(l)を算出する画素値補正手段と、前記画素補正手段により算出された全ての画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl(l)のうち、最大値krg max ,kyb max ,kl maxと最小値kr
    g min ,kyb min ,kl minとを算出する補正値最大最小値算出手段と、前記補正値最大最小値算出手段により算出された最大値krg max ,kyb max ,kl max及び最小値krg min ,kyb min ,kl minに基づいて、前記画素値補正手段により算出された画素補正値krg(rg),k
    yb(yb),kl(l)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl
    (l)を算出する画素値正規化手段と、前記画素値正規化手段により算出された各画素の正規化変換値Vrg(r
    g),Vyb(yb),Vl(l)に基づいて、画像全体を構成して出力する画像出力手段とを備えたカラー画像画質改善装置である。

    【0033】また、請求項8に対応する発明は、請求項7に対応するカラー画像画質改善装置において、前記画素値正規化手段及び前記画像出力手段に代えて、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値rg mean
    yb mean ,l mean及び前記係数算出手段により算出された係数αrg posi ,αyb posi ,αl posi ,αrg nega ,αyb
    nega ,αl negaに基づいて、前記全体平均値rg mean
    yb mean ,l meanの補正値krg(rg mean ),kyb(y
    mean ),kl (l mean )を算出する全体平均補正値算出手段と、前記画素値補正手段により算出された各画素の画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)
    と前記全体平均補正値算出手段により算出された補正値krg(rg mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean
    とを夫々比較し、前記画素補正値krg(rg),kyb
    (yb),kl (l)よりも対応する前記補正値krg
    (rg mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )が大のときには画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l (l)を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vr
    g mid ,Vyb mid ,Vl midより小さい出力レンジ区間へ線形変換し、前記画素補正値krg(rg),kyb(y
    b),kl (l)と対応する前記補正値krg(r
    mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )とが等しいときには画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l (l)を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vr
    g mid ,Vyb mid ,Vl midへ変換し、前記画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)よりも対応する前記補正値krg(rg mean ),kyb(yb mean ),k
    l (l mean )が小のときには画素補正値krg(rg),
    kyb(yb),kl (l)を対応する出力レンジ範囲内の中間値Vrg mid ,Vyb mid ,Vl midより大きい出力レンジ区間へ線形変換することにより、各画素補正値k
    rg(rg),kyb(yb),kl (l)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vrg(rg),Vyb
    (yb),Vl (l)を算出する画素補正値変換手段と、前記画素補正値変換手段により算出された各画素の正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)
    に基づいて、画像全体を構成して出力する正規化画像出力手段とを備えたカラー画像画質改善装置である。

    【0034】(作用)従って、請求項1,3,5,7に対応する発明は以上のような手段を講じたことにより、
    請求項1,3は輝度(l* )に関し、請求項5,7は色度(rg,ybや輝度値l)に関して夫々、入力された画像の色度値rg,ybや輝度値l,l* の分布特性を事前に仮定することなしに、入力された画像の全体平均値rg mean ,yb mean ,l mean ,l* meanを求めることにより、局所的な色度値rg1〜rgi,yb1〜yb
    i及び輝度値l1〜li,l* 1〜l* iの分布に適応してコントラストを強調する度合いを、各画素近傍での処理のみで調節することができるので、利用者の判断を要せずに簡単な計算により、カラー画像の画質を向上させることができる。

    【0035】また、局所的及び大域的なコントラストの強調を人間の色覚に応じて行なうことにより、画像データの実質的な利用度を高め、高細密なカラー画像を実現させることができる。

    【0036】また、請求項2,4,6,8に対応する発明は、請求項1,3,5,7に対応する作用に加え、請求項2,4は輝度(l* )に関し、請求項6,8は色度(rg,ybや輝度値l)に関して夫々、全体の平均値rg mean ,yb mean ,l mean ,l* meanの補正値krg
    (rg mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean ),k
    l*(l* mean )を出力レンジの感度の良い中間値Vrg
    mid ,Vyb mid ,Vl mid ,Vl* midに対応づけて正規化するので、局所的なコントラストと大域的コントラストとを同時に強調することができる。

    【0037】

    【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

    【0038】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
    の実施の形態に係るカラー画像画質改善装置の構成を示すブロック図である。 この画質改善装置は、画像入力部1、色空間変換部2、全体平均算出部3、近傍画像抽出部4、近傍平均算出部5、係数算出部6、ポジティブ画像画素値変量決定部7、ネガティブ画像画素値変量決定部8、画素値補正部9、画素値補正制御部10、画素補正値記憶部11、画素補正値最大最小値算出部12、画素値正規化部13、画素値正規化制御部14、画素値正規化変換値記憶部15及び画像出力部16を備えている。 また、前段の構成要素で得られたデータは、後段の構成要素で使用可能となっており、以下の各実施形態でも同様である。

    【0039】ここで、画像入力部1は、カラー画像が入力されて各画素毎にRGBに対応する各画素値r
    (赤),g(緑),b(青)として保存されるものであり、色空間変換部2などから読出可能なものであって、
    例えばイメージセンサ、モニタカメラ又はディジタルカメラ等が適宜使用可能となっている。 なお、画像入力部は、単にカラー画像が記憶されるハードディスク等の記憶装置としてもよい。

    【0040】色空間変換部2は、画像入力部1にて入力されたカラー画像の全画素の画素値r,g,bを色空間上の値に変換し、変換結果を全体平均算出部3に与える機能をもっている。

    【0041】具体的には、色空間変換部2は、輝度調整の場合、全画素の画素値r,g,bを均等色空間CIE
    −LAB上の各色度値a* ,b* 並びに輝度値l* に変換し、この輝度値l* を全体平均算出部3に与える機能をもっている。 なお、この輝度値l* は、色空間変換部2により変換されてから最終段の画像出力部16によりrgb色空間に逆変換されるまでの全体平均算出部3〜
    画像出力部16の間、次に述べる色度調整の輝度値lと同様に演算処理される。 よって、説明の簡単のため、輝度値l* の演算処理は、全体平均算出部3〜画像出力部16の間、色度調整の輝度値lの演算処理を用いて述べる。

    【0042】一方、色空間変換部2は、色度調整の場合、全画素の画素値r,g,bをR軸,G軸及びB軸を有する三次元色空間の各色度値rg,yb及び輝度値l
    に変換し、得られた各色度値rg,yb及び輝度値lを全体平均算出部3に与える機能をもっている。 ここで、
    色度値rgは、三次元色空間のR軸−G軸にて示されるRG平面上の値を示し、色度値ybは、三次元色空間のG軸−B軸にて示されるyb平面上の値を示す。 換言すると、各色度値rg,ybは、色度図上において、知覚される色空間の広帯域(r−g)軸及び狭帯域(y−
    b)軸の各々の値を示している。

    【0043】全体平均算出部3は、色空間変換部2にて得られたカラー画像の全画素の各色度値rg,yb及び輝度値lを夫々平均して全体平均値rg mean ,y
    mean ,l meanを算出し、この全体平均値rg mean ,y
    mean ,l meanを係数算出部6に与える機能をもっている。

    【0044】近傍画像抽出部4は、色空間変換部2にて得られたカラー画像の全ての各画素毎に、当該画素の各色度値rg,yb並びに輝度値lと、その近傍におけるi個の画素の各色度値rg1〜rgi,yb1〜ybi
    並びに輝度値l1〜liとを抽出して近傍平均算出部5
    に与える機能をもっている。

    【0045】近傍平均算出部5は、近傍画像抽出部4により抽出された近傍画素の各色度値rg1〜rgi,y
    b1〜ybi並びに輝度値l1〜liを夫々平均して近傍平均値rg ave ,yb ave ,l aveを算出し、これら近傍平均値rg ave ,yb av e ,l aveを係数算出部6、ポジティブ画像画素値変量決定部7及びネガティブ画像画素値変量決定部8に与える機能をもっている。

    【0046】係数算出部6は、全体平均算出部3から受けた全体平均値rg mean ,yb mean ,l meanと近傍平均算出部5から受けた近傍平均値rg ave ,yb ave ,l
    aveとの比に対応してポジティブ画像の係数αrg posi
    αyb posi ,αl posi及びネガティブ画像の係数αr
    g nega ,αyb nega ,αl negaを算出するものであり、係数αrg posi ,αyb posi ,αl posiをポジティブ画像画素値変量決定部7に与える機能と、係数αrg nega ,αyb
    nega ,αl negaをネガティブ画像画素値変量決定部8に与える機能とをもっている。

    【0047】ポジティブ画像画素値変量決定部7は、近傍平均算出部5により算出された近傍平均値rg ave
    yb ave ,l aveと、係数算出部6により算出された係数αrg posi ,αyb posi ,αl posiとに基づいて、ポジティブ画像の画素値変量δrg po si ,δyb posi ,δl posiを決定するものであり、この画素値変量δrg posi ,δyb
    posi ,δl posiを画素値補正部9に与える機能をもっている。

    【0048】ネガティブ画像画素値変量決定部8は、近傍平均算出部5により算出された近傍平均値rg ave
    yb ave ,l aveと、係数算出部6により算出された係数αrg nega ,αyb nega ,αl negaとに基づいて、ネガティブ画像の画素値変量δrg ne ga ,δyb nega ,δl negaを決定するものであり、これら画素値変量δrg nega ,δyb
    nega ,δl negaを画素値補正部9に与える機能をもっている。

    【0049】画素値補正部9は、ポジティブ画像画素値変量決定部7により決定された画素値変量δrg posi ,δ
    yb posi ,δl posi及びネガティブ画像画素値変量決定部8により決定された画素値変量δrg nega ,δyb nega ,δ
    l negaの各々に基づいて夫々当該画素の各色度値rg,
    yb並びに輝度値lを補正し、夫々の補正結果の比の対数を求めて画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l (l)を算出するものであり、この画素補正値krg
    (rg),kyb(yb),kl (l)を画素値補正制御部10に与える機能をもっている。

    【0050】画素値補正制御部10は、画素値補正部9
    から受ける画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l (l)を画素補正値記憶部11に与える機能と、全ての画素について画素補正値krg(rg),kyb(y
    b),kl (l)を算出するように近傍画像抽出部4乃至画素値補正部9を制御する機能をもっている。

    【0051】画素補正値記憶部11は、画素値補正制御部10から受ける各画素補正値krg(rg),kyb(y
    b),kl (l)をメモリ等に格納するものであり、画素補正値最大最小値算出部12及び画素値正規化手段から読出可能となっている。

    【0052】画素補正値最大最小値算出部12は、画素補正値記憶部11にて記憶された全ての画素補正値krg
    (rg),kyb(yb),kl (l)のうち、最大値k
    rg ma x ,kyb max ,kl maxと最小値krg min ,kyb
    min ,kl minとを算出して画素値正規化部13に与える機能をもっている。

    【0053】画素値正規化部13は、画素補正値最大最小値算出部12から受ける最大値krg max ,kyb max
    kl max及び最小値krg min ,kyb min ,kl minに基づいて、画素値補正部9により算出された各画素の画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)を出力レンジの範囲内に正規化して夫々正規化変換値Vrg(r
    g),Vyb(yb),Vl (l)を算出し、これら正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を画素値正規化制御部14に与える機能をもっている。

    【0054】画素値正規化制御部14は、画素値正規化部13から受ける正規化変換値Vrg(rg),Vyb(y
    b),Vl (l)を画素値正規化変換値記憶部15に与える機能と、全ての画素について正規化変換値Vrg(r
    g),Vyb(yb),Vl (l)を算出するように画素値正規化部13を制御する機能をもっている。

    【0055】画素値正規化変換値記憶部15は、画素値正規化制御部14から受ける各正規化変換値Vrg(r
    g),Vyb(yb),Vl (l)をメモリ等に格納するものであり、画像出力部16から読出可能となっている。

    【0056】画像出力部16は、色度調整の場合、画素値正規化変換値記憶部15にて記憶された各画素の正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)に基づいて、画像全体を構成して出力する機能をもっている。

    【0057】また、輝度調整の場合、画像出力部16
    は、画素値正規化変換値記憶部15にて記憶された各画素の正規化変換値Vl*(l* )及び色空間変換部2により得られた各色度値a* ,b* を均等色空間CIE−L
    ABからrgb色空間に逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する機能をもっている。

    【0058】次に、以上のように構成されたカラー画像画質改善装置によるカラー画像画質改善方法について図2のフローチャートを用いて説明する。

    【0059】まず、イメージセンサ、モニタカメラ、ディジタルカメラ等の画像入力部1によりカラー画像を入力する。 このとき、入力画像の各画素値が取り得る変域の下限をr L ,g L ,b L 、上限をr U ,g U ,b Uと表すものとする。 なお、これら添字“L”と“U”とは、変換後の色度値及び輝度値lについても同様に下限及び上限を表すものとする。

    【0060】色空間変換部2は、色度調整の場合、画像入力部にて入力されたカラー画像の全画素の画素値r,
    g,bを次の(1)式〜(3)式に示すように、各画素毎に各色度値rg,yb及び輝度値lに変換し(ST
    1)、得られた各色度値rg,yb及び輝度値lを全体平均算出部3に与える。

    【0061】

    【数1】

    【0062】また色空間変換部2は、輝度調整の場合、
    画像入力部にて入力されたカラー画像の全画素の画素値r,g,bを均等色空間CIE−LAB上の各色度値a
    * ,b* 及び輝度値l* に変換し、得られた輝度値l*
    を全体平均算出部3に与える。 但し、以後の輝度調整の動作は、前述した通り、色度調整における輝度値lの演算処理と同様なので、全体平均算出部3〜画像出力部1
    6の途中までの間、色度調整における輝度値lの演算処理に含めて述べる。 すなわち、輝度調整の動作は、後述する(6)式、(9)式、(12)式、(15)式、
    (18)式、(21)式、(24)式、(27)式及び(30)式などにおける輝度値l及びそれに基づく値l
    mean ,l1〜l8,l ave ,αl posi ,αl nega
    L ,l U ,βl posi ,βl nega ,δl posi ,δl
    nega ,kl (l),kl max ,kl min ,Vl max
    Vl min及びVl (l)を、輝度値l* 及びそれに基づく値l* mean ,l* 1〜l* 8,l* ave ,αl* posi
    αl* nega ,l* L ,l* U ,βl* posi ,βl* nega ,δl*
    posi ,δl* nega ,kl*(l* ),kl* max ,kl* min
    Vl* max ,Vl* min及びVl*(l* )と置換したものである。

    【0063】全体平均算出部3は、色空間変換部2にて得られたカラー画像の全画素の各色度値rg,yb及び輝度値lの各々を個別に加算し、加算結果を夫々全画素数で除算して全体平均値rg mean ,yb mean ,l meanを算出し(ST2)、この全体平均値rg mean ,y
    mean ,l meanを係数算出部6に与える。

    【0064】近傍画像抽出部4は、色空間変換部2より変換結果を受け取り、与えられた、あるいは適当に定められた画素数の近傍領域を抽出し、近傍画像とする(S
    T3)。

    【0065】近傍の最も単純な例は、注目する画素の8
    近傍であり、図3に示すように、注目画素の色度値をr
    gとし、注目画素の近傍における8個の色度値をそれぞれrg1〜rg8のいずれかの符号で表すものとする。
    また、図4は画像全体と注目画素とその近傍画素との関係を示す模式図である。 なお、色度値yb及び輝度値l
    についても図3と同様にそれぞれ色度値yb1〜yb
    8、輝度値l1〜l8として表され、図4と同様の関係にある。 以下、近傍画素を8個とした例について説明する。

    【0066】近傍平均算出部5は、近傍画像抽出部4より近傍画像を受け取り、次の(4)式〜(6)式に示すように、近傍画像の画素値を平均して近傍平均値rg
    ave ,yb ave ,l aveを算出する(ST4)。

    【0067】

    【数2】

    【0068】係数算出部6は、全体平均算出部3より全体平均値rg mean ,yb mean ,l me anを受け取り、近傍平均算出部5より近傍平均値rg ave ,yb ave ,l
    aveを受け取り、次の(7)式〜(12)式に示すように、それらの比を算出し(ST5)、ポジティブ画素値補正係数αrg posi ,αyb posi ,αl posiと、ネガティブ画素値補正係数αrg nega ,αyb nega ,αl negaとする。

    【0069】

    【数3】

    【0070】ポジティブ画像画素値変量決定部7は、近傍平均算出部5により算出された近傍平均値rg ave
    yb ave ,l aveと、係数算出部6により算出された係数αrg posi ,αyb posi ,αl posiとに基づいて、次の(13)式〜(15)式に示すように、変換画像の画素値下限値rg L ,yb L ,l Lの差を算出したものに画素値補正係数αrg posi ,αyb posi ,αl posiを乗じて適当な定数βrg posi ,βyb posi ,βl posiを加え、ポジティブ画像画素値変量δrg posi ,δyb posi ,δl pos iとする(ST6)。

    【0071】 δrg posi =αrg posi (rg ave −rg L )+βrg posi …(13) δyb posi =αyb posi (yb ave −yb L )+βyb posi …(14) δl posi =αl posi (l ave −l L )+βl posi …(15) ネガティブ画像画素値変量決定部8は、近傍平均算出部5により算出された近傍平均値rg ave ,yb ave ,l
    aveと、係数算出部6により算出された係数αrg nega
    αyb nega ,αl negaとに基づいて、次の(16)式〜
    (18)式に示すように、変換画像の画素値上限値rg
    U ,yb U ,l Uとの差を算出したものに画素値補正係数αrg nega ,αyb nega ,αl negaを乗じて適当な定数β
    rg nega ,βyb nega ,βl negaを加え、ネガティブ画像画素値変量δrg nega ,δyb nega ,δl n egaとする(ST
    7)。

    【0072】 δrg nega =αrg nega (rg U −rg ave )+βrg nega …(16) δyb nega =αyb nega (yb U −yb ave )+βyb nega …(17) δl nega =αl nega (l U −l ave )+βl nega …(18) 画素値補正部9は、ポジティブ画像画素値変量決定部7
    よりポジティブ画像画素値変量δrg posi ,δyb posi ,δ
    l posiを受け取り、ネガティブ画像画素値変量決定部8
    よりネガティブ画像画素値変量δrg nega ,δyb nega ,δ
    l negaを受け取り、次の(19)式〜(21)式に示すように、注目画素の色度値rg,yb並びに輝度値lから画素値下限値rg L ,yb L ,l Lを差し引いた値にポジティブ画像画素値変量δrg posi ,δyb posi ,δl
    posiを加えてポジティブ画像画素値補正値を求め、また画素値上限値rg U ,yb U ,l Uから注目画素の色度値rg,yb並びに輝度値lを差し引いた値にネガティブ画像画素変量δrg nega ,δyb nega ,δl negaを加えてネガティブ画像画素値補正値を求め、ポジティブ画像画素値補正値をネガティブ画像画素値補正値で割って比を求め、さらにその比の対数(自然対数)を算出し、画素補正値krg(rg),kyb(yb),kl (l)とする(ST8)。

    【0073】

    【数4】

    【0074】画素値補正制御部10は、入力画像の全画素について、画素補正値krg(rg),kyb(yb),
    kl (l)を算出するように画素値補正部9等を制御する。

    【0075】画素補正値記憶部11は、全画素について画素値補正制御部10から全画素の画素補正値krg(r
    g),kyb(yb),kl (l)を受け取り、メモリ等に格納する。

    【0076】画素補正値最大最小値算出部12は、画素値補正記憶部10から全画素の画素補正値krg(r
    g),kyb(yb),kl (l)を読み出し、次の(2
    2)式〜(27)式に示すように、それらの最大値krg
    max ,kyb max ,kl max 、最小値krg min ,ky
    b min ,kl minを算出する。

    【0077】 krg max =max(krg(rg 0 ),krg(rg 1 ),…,krg(rg n )) …(22) kyb max =max(kyb(yb 0 ),kyb(yb 1 ),…,kyb(yb n )) …(23) kl max =max(kl (l 0 ),kl (l 1 ),…,kl (l n )) …(24) krg min =min(krg(rg 0 ),krg(rg 1 ),…,krg(rg n )) …(25) kyb min =min(kyb(yb 0 ),kyb(yb 1 ),…,kyb(yb n )) …(26) kl min =min(kl (l 0 ),kl (l 1 ),…,kl (l n )) …(27) 但し、nは全画素数である。

    【0078】画素値正規化部13は、画素補正値記憶部11より画素補正値を読み出し、出力レンジの最大値V
    rg max ,Vyb max ,Vl max 、最小値Vrg min ,Vyb
    min ,Vl minに対して、画素補正値krg(rg),k
    yb(yb),kl (l)を次の(28)式〜(30)式に示すように正規化変換する(ST9)。

    【0079】

    【数5】

    【0080】画素値変換制御部13は、入力画像の全画素について、画素値正規化部13によって画素値変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を算出する。

    【0081】画素値正規化変換値記憶部15は、全画素について画素値正規化制御部14から全画素の画素値変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を受け取り、格納する。

    【0082】画像出力部16は、色度調整の場合、画素値正規化変換値記憶部15から各画素の画素値変換値V
    rg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を受け取り、画像全体を構成して出力する。

    【0083】また、輝度調整の場合、画像出力部16
    は、画素値正規化変換値記憶部15にて記憶された各画素の正規化変換値Vl*(l* )及び色空間変換部2により得られた各色度値a* ,b* を均等色空間CIE−L
    ABからrgb色空間に逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する。

    【0084】(評価)次に、このような画質改善方法により、カラー画像の画質がどのように改善されるかについて輝度調整(図5,図6の手法1)及び色度調整(図7,図8の手法2)の順に述べる。

    【0085】図5(a)は前面に立像を有する建築物が撮像された画質改善前の元画像を示す図である。 この元画像は、薄暮の中、建築物内で照明を点しているため、
    暗部が真っ暗になり、明部がとても明るく見えている。

    【0086】一方、本実施形態による画質改善後の画像は、図5(b)に示すように、輝度値l* の調整により、元画像とは異なり、暗がりに紛れて視認できなかった建築物や立像の細かい凹凸形状を明瞭に目視でき、暗部の視認性が向上されている。

    【0087】図5(c)は前面に噴広場を有する塔が撮像された画質改善前の元画像を示す図である。 この元画像は、昼間の晴天時に撮像されており、中央の塔や周囲の緑の部分が暗くなっており、噴水の水飛沫が明るく光を反射している。

    【0088】一方、本実施形態による画質改善後の画像は、図5(d)に示すように、輝度値l* の調整により、元画像とは異なり、塔の構造や緑の木立の葉が明確になり、さらに噴水の水飛沫の細い線まで明瞭に視認することができる。 すなわち、本実施形態の輝度調整により、図5(d)は自然な感じを保ちながら細部まで明瞭に目視可能な明るい感じの画像に画質改善されている。

    【0089】次に、図5に示した寒色系の例に代えて、
    暖色系の例を図6を用いて説明する。

    【0090】図6(a)は医用画像の一種である眼底写真の画質改善前の元画像を示す図である。 この元画像は、太い血管が明瞭に見えるものの、細かい血管にやや視認しにくい箇所がある。

    【0091】一方、本実施形態による画質改善後の画像は、図6(b)に示すように、輝度値l* の調整により、元画像とは異なり、色味を損なわずに、細かい血管や中央部の明部がより明確となっている。

    【0092】図6(c)は前面に2人の人物がいる町中の風景が撮像された画質改善前の元画像を示す図である。 この元画像は、背後のハイライト部に比べ、前面の被写体(人物)が暗く見づらくなっている。

    【0093】一方、本実施形態による画質改善後の画像は、図6(d)に示すように、輝度値l* の調整により、元画像とは異なり、暗かった被写体の人物が明確となり、肌の色も認識でき、暗部の視認性が向上されると共に、明るかった背後の構造物も一層明確となるように改善されている。

    【0094】次に、均等色空間CIE−LABによる輝度値l* の調整に代え、色度値rg,yb及び輝度値l
    により、色度を調整した場合の効果について述べる。 なお、前述した図5及び図6の輝度調整が可能な限り色味を変えずに画質を改善したのに対し、この色度の調整は、色味を積極的に変えて画質を改善している。 このため、色度の調整手法は、輝度調整の手法とは単純に比較しにくいので、カラー強調手法として最も良く用いられ、且つ強力であるといわれる周知のヒストグラム平坦化による処理結果と比較しながら説明する。

    【0095】図7(a)は屋外で大仏像が撮像された画質改善前の元画像を示す図である。 この元画像は、全体的にもやがかかってぼやけた感じを有し、且つ低い解像度のものである。

    【0096】図7(b)は周知のヒストグラム平坦化処理による画質改善後の画像を示しており、夫々の色味が過度に明確に強くなると共に、大仏像周辺部や、空などで偽の輪郭が明らかに認められる。 この偽の輪郭は、元画像の雰囲気を完全に逸脱して、過度に強調が施されたために起こる現象である。

    【0097】一方、本実施形態による画質改善後の画像は、図7(c)に示すように、色度値rg,ybの調整により、周知のヒストグラム強調手法とは異なり、元画像の雰囲気を保ちながらも各色を確実に強調することができると共に、偽輪郭をどこにも発生させていない。

    【0098】次に、図8(a)は都会の夜の道路状況が撮像された画質改善前の元画像を示す図である。 この元画像は、街灯や車のテールランプの影響により、赤被りが見られる。

    【0099】図8(b)は周知のヒストグラム平坦化処理による画質改善後の画像を示しており、赤被りの赤みがさらに強調され、且つ全体に過剰な強調がなされており、かえって画質を劣化させている。

    【0100】一方、本実施形態による画質改善後の画像は、図8(c)に示すように、赤被りの赤みが除去され、明らかに視認性が向上されている。

    【0101】このような輝度調整と色度調整という両方式は、夫々異なる性質を持ちつつ、いずれも元の画像の雰囲気を保ちながら自然に画質を改善させることができる。 このような効果は、従来の純粋に工学的な手法では実現困難であるが、本発明の手法が人間の生理学的な視覚機構をうまく組込んで人間にとって自然な感覚で色を強調することにより、得ることができる。 また、両方式とも、局所的及び大域的なコントラストの強調が人間の色覚に応じて行なわれており、画像データの実質的な利用度が向上され、高細密なカラー画像が実現されている。

    【0102】上述したように第1の実施の形態によれば、色度(rg,ybや輝度値l)の調整処理及び輝度(l* )の調整処理に関し夫々、入力された画像の色度値rg,ybや輝度値l,l* の分布特性を事前に仮定することなしに、入力された画像の全体平均値r
    mean ,yb mean ,l mean ,l* meanを求めることにより、局所的な色度値rg1〜rgi,yb1〜ybi及び輝度値l1〜li,l* 1〜l* iの分布に適応してコントラストを強調する度合いを、各画素近傍での処理のみで調節することができるので、利用者の判断を要せずに簡単な計算により、カラー画像の画質を向上させることができる。

    【0103】また、局所的及び大域的なコントラストの強調を人間の色覚に応じて行なうことにより、画像データの実質的な利用度を高め、高細密なカラー画像を実現させることができる。

    【0104】具体的には、入力された原画像から、その各画素の近傍でのコントラストを改善したシャープな画像を得ることができる。 例えば撮像素子からの輝度信号を高精度高分解能に補正したり、コントラストの悪い画像データの画質を改善することができる。

    【0105】また、色度値rg、ybにより色度を調整することにより、人間の色覚に合った自然な色合いを実現することができる。

    【0106】さらに、本実施形態は、輝度調整と色度調整とで画素値を変換する色空間を変えているので、調整内容に応じてより最適な画質の改善を達成することができる。 例えば、輝度調整においては、画素値rgbを、
    精密でより色度と輝度との独立性の高い均等色空間CI
    E−LAB上に変換し、そこで輝度軸に対して逆S字型手法を適用するので、カラー画像の輝度に関して著しく画質を改善することができる。

    【0107】また、色度調整においては、画素値rgb
    を、人間の色覚機構に基づく色空間上に変換し、そこで(r−g)軸及び(y−b)軸に対して逆S字型手法を適用するので、カラー画像の色度に関して著しく画質を改善することができる。

    【0108】(第2の実施の形態)図9は本発明の第2
    の実施の形態に係るカラー画像画質改善装置の構成を示すブロック図であり、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

    【0109】すなわち、本実施の形態は、第1の実施形態の処理に加え、平均輝度と表示系の輝度中心とを対応付け、且つ平均色度と表示系の色度中心を対応付けて夫々正規化することにより画像全体のコントラストの改善を図るものである。 具体的には図9に示すように、画素値正規化部13乃至画像出力部16に代えて、全体平均補正値算出部20、画素補正値変換部21、画素補正値変換制御部22、画素補正値変換値記憶部23及び正規化画像出力部24を備えている。

    【0110】なお、前述同様に、輝度調整の輝度値l*
    の処理は、色度調整における輝度値lの演算処理と同様なので、全体平均算出部3〜正規化画像出力部24の途中までの間、色度調整における輝度値lの演算処理に含めて述べる。 すなわち、輝度調整の動作は、前述した各式に加え、後述する(33)式、(38)式及び(3
    9)式などにおける輝度値l及びそれに基づく値l mean ,αl posi ,αl nega ,l L ,l U ,δl posi
    δl nega ,kl (l),kl max ,kl min ,Vl max
    Vl min及びVl (l)を、輝度値l* 及びそれに基づく値l* mean ,αl* po si ,αl* nega ,δl* posi ,δl*
    nega ,kl*(l* ),kl* max ,kl* min ,Vl* max
    Vl* min及びVl*(l* )と置換したものである。

    【0111】ここで、全体平均補正値算出部20は、全体平均算出部3により算出された全体平均値rg mean
    yb mean ,l mean及び係数算出部6により算出された係数αrg posi ,αyb posi ,αl posi ,αrg nega ,αy
    b nega ,αl negaに基づいて、全体平均値rg mean ,y
    mean ,l meanの補正値krg(rg mean ),kyb(yb
    mean ),kl (l mean )を算出し、この補正値krg(r
    mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )を画素補正値変換部21に与える機能をもっている。

    【0112】画素補正値変換部21は、画素値補正部9
    により算出された各画素の画素補正値krg(rg),k
    yb(yb),kl (l)と全体平均補正値算出部20により算出された補正値krg(rg mean ),kyb(yb
    mean ),kl (l mean )との大小関係を比較し、比較結果に応じて変換を行う変換機能をもっている。

    【0113】この変換機能は、色度値rgを例に挙げると、krg(rg)<krg(rg mean )のときには画素補正値krg(rg)を出力レンジ範囲内の中間値Vrg mid
    より小さい出力レンジ区間へ線形変換し、krg(rg)
    =krg(rg mean )のときには画素補正値krg(rg)
    を出力レンジ範囲内の中間値Vrg midへ線形変換し、k
    rg(rg)>krg(rg mean )のときには画素補正値k
    rg(rg)を出力レンジ範囲内の中間値Vrg midより大きい出力レンジ区間へ線形変換する(kyb(y
    mean ),kl (l mean )も夫々同様に比較・線形変換する)ものである。

    【0114】画素値補正値変換部21は、この変換機能により、各画素補正値krg(rg),kyb(yb),k
    l (l)を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を算出するものであり、正規化変換値Vrg(rg),Vyb(y
    b),Vl (l)を画素補正値変換制御部22に与える機能をもっている。

    【0115】画素補正値変換制御部22は、画素補正値変換部21から受ける正規化変換値Vrg(rg),Vyb
    (yb),Vl (l)を画素補正値変換値記憶部23に与える機能と、全ての画素について正規化変換値Vrg
    (rg),Vyb(yb),Vl(l)を算出するように画素補正値変換部21を制御する機能をもっている。

    【0116】画素補正値変換値記憶部23は、画素補正値変換制御部22から受ける各正規化変換値Vrg(r
    g),Vyb(yb),Vl (l)をメモリ等に格納するものであり、正規化画像出力部24から読出可能となっている。

    【0117】正規化画像出力部24は、色度調整の場合、画素補正値変換値記憶部23にて記憶された各画素の正規化変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl
    (l)に基づいて、画像全体を構成して出力する機能をもっている。

    【0118】また、輝度調整の場合、正規化画像出力部24は、画素補正値変換値記憶部23にて記憶された各画素の正規化変換値Vl*(l* )及び色空間変換部2により得られた各色度値a* ,b* を均等色空間CIE−
    LABからrgb色空間に逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する機能をもっている。

    【0119】次に、このように構成されたカラー画像画質改善装置によるカラー画像画質改善方法について図1
    0のフローチャートを用いて説明する。

    【0120】いま、前述同様に、画像入力部1乃至画素補正値最大最小値算出部12までの処理が終了したとする(ST1〜ST8)。

    【0121】全体平均補正値算出部20は、全体平均算出部3により算出された全体平均値rg mean ,y
    mean ,l meanなどに基づいて、前述した(19)式〜
    (21)式を用い、全体平均値rg mean ,yb mean ,l
    meanの補正値krg(rg mean ),kyb(yb mean ),k
    l (l mean )を算出して画素補正値変換部21に与える。

    【0122】画素補正値変換部21は、この補正値krg
    (rg mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean )を受け取り、画素補正値記憶部20より画素補正値krg(r
    g),kyb(yb),kl (l)を読み出す。 また、次の(31)式〜(33)式に示すように、出力レンジの最大値Vrg max ,Vyb max ,Vl max 、最小値Vr
    g mi n ,Vyb min ,Vl minに対して、それぞれ中間値Vrg mid ,Vyb mid ,Vl midを算出する(ST20)。

    【0123】

    【数6】

    【0124】次いで、全体平均値rg mean ,yb mean
    meanを中間値Vrg mid ,Vyb mid ,Vl midに対応させるように、画素補正値krg(rg),kyb(yb),
    kl(l)を次の(34)式〜(39)式のように線形変換する(ST21)。

    【0125】

    【数7】

    【0126】

    【数8】

    【0127】画素補正値変換制御部22は、入力画像の全画素について、画素補正値変換値Vrg(rg),Vyb
    (yb),Vl (l)を算出するように画素補正値変換部21を制御する。

    【0128】画素補正値変換値記憶部23は、全画素について画素補正値変換制御部22から全画素の画素補正値変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を受け取り、メモリ等に格納する。

    【0129】正規化画像出力部24は、色度調整の場合、画素補正値変換値記憶部23から各画素の画素補正値変換値Vrg(rg),Vyb(yb),Vl (l)を読み出し、画像全体を構成して出力する。

    【0130】また、輝度調整の場合、正規化画像出力部24は、画素補正値変換値記憶部23にて記憶された各画素の正規化変換値Vl*(l* )及び色空間変換部2により得られた各色度値a* ,b* を均等色空間CIE−
    LABからrgb色空間に逆変換し、得られた逆変換結果に基づいて、画像全体を構成して出力する。

    【0131】上述したように第2の実施の形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、色度の調整処理及び輝度の調整処理に関して夫々、全体の平均値rg mean
    yb me an ,l mean ,l* meanの補正値krg(r
    mean ),kyb(yb mean ),kl (l mean ),kl*
    (l* mean )を出力レンジの感度の良い中間値Vr
    g mid ,Vyb mid ,Vl mid ,Vl* midに対応づけて正規化するので、局所的なコントラストと大域的コントラストとを同時に強調することができる。

    【0132】具体的には、入力された原画像から、その各画素の近傍でのコントラストを改善し、さらに画像全体でのコントラストをも改善し、シャープで視認性の良い画像を得ることができる。 例えば撮像素子からの輝度信号を高精度高分解能に補正したり、コントラストの悪い画像データの画質を改善することができる。

    【0133】(他の実施の形態)なお、第1及び第2の実施の形態において、近傍領域の大きさを適当な値に固定しても、あるいはパラメタとして適当に与えてもよい。 近傍領域の大きさとしては、略同心円状の領域において、例えば半径を3〜7個の画素とすることが好ましく、また、面積を20〜160個の画素とすることが好ましい。 なお、実際の傾向としては、100個程度の画素の面積までのように近傍領域を細かく取ると局所的なコントラストを強調でき、100個を越える画素の面積のように近傍領域を大きく取ると大域的なコントラストを強調できる。

    【0134】また、第1及び第2の実施の形態において、βrg nega ,βyb nega ,βl negaの値を適当な値に固定しても、あるいはパラメタとして適当に与えてもよい。

    【0135】また、第1及び第2の実施の形態において、輝度値l* のみを調整した場合と、輝度値lと色度値rg,ybとの両方を調整した場合とを説明したが、
    これに限らず、色度値rg,ybのみを調整しても、色覚に関しては画質を向上させることができる。

    【0136】また、上記実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク(フロッピーディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM,DVDなど)、
    半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。

    【0137】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

    【0138】

    【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
    利用者の判断を要せずに簡単な計算により、局所的及び大域的の双方のコントラストを強調し、カラー画像の画質を向上できるカラー画像画質改善方法及び装置を提供できる。

    【0139】また、局所的及び大域的なコントラストの強調を人間の色覚に応じて行なうことにより、画像データの実質的な利用度を高め、高細密なカラー画像を実現できるカラー画像画質改善方法及び装置を提供できる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】本発明の第1の実施の形態に係るカラー画像画質改善装置の構成を示すブロック図

    【図2】同実施の形態における動作を説明するためのフローチャート

    【図3】同実施の形態における注目する画素とその近傍の画素とを説明するための模式図

    【図4】同実施の形態における画像全体と注目画素とその近傍画素との関係を示す模式図

    【図5】同実施の形態における効果を説明するための画像を写真印刷して示す図

    【図6】同実施の形態における効果を説明するための画像を写真印刷して示す図

    【図7】同実施の形態における効果を説明するための画像を写真印刷して示す図

    【図8】同実施の形態における効果を説明するための画像を写真印刷して示す図

    【図9】本発明の第2の実施の形態に係るカラー画像画質改善装置の構成を示すブロック図

    【図10】同実施の形態における動作を説明するためのフローチャート

    【図11】本発明に適用される人間の色覚機構を示す模式図

    【図12】従来の対数変換又は指数変換によるカラー画像画質改善方法を説明するための図

    【図13】従来の指数変換によるカラー画像画質改善方法を説明するための図

    【符号の説明】

    1…画像入力部 2…色空間変換部 3…全体平均算出部 4…近傍画像抽出部 5…近傍平均算出部 6…係数算出部 7…ポジティブ画像画素値変量決定部 8…ネガティブ画像画素値変量決定部 9…画素値補正部 10…画素値補正制御部 11…画素補正値記憶部 12…画素補正値最大最小値算出部 13…画素値正規化部 14…画素値正規化制御部 15…画素値正規化変換値記憶部 16…画像出力部 20…全体平均補正値算出手段 21…画素補正値変換部 22…画素補正値変換制御部 23…画素補正値変換値記憶部 24…正規化画像出力部

    フロントページの続き (72)発明者 小林 裕一 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 審査官 田中 純一 (56)参考文献 特開 平10−271316(JP,A) 特開 平10−145626(JP,A) 特開 昭60−167574(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

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