【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置およびその方法、並びに、記録媒体に関し、例えば、暗部を有する画像を処理するための画像処理装置およびその方法、並びに、記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フラットベッドスキャナに代表される画像入力機器のイメージセンサは光の輝度を感知する。 つまり、画像入力装置によって得られる画像データは、各画素ごとに、感知された輝度が記録されたものである。
カラー画像データの場合は、複数のカラー、例えば赤・
緑・青のフィルタを通過した光の輝度の組合わせで各画素の「色」が表現される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、低い輝度の光を正確に感知できるセンサは高価であり、ディジタルカメラやビデオカメラなどに汎用的に用いられる安価なセンサは、低い輝度の光に対して雑音を拾いやすい。 つまり、画像入力機器を光の測定器としてみたとき、暗い色の「測定」誤差は、明るい色と比較して大きい。 この誤差は、人間が感じる彩度や色相に大きな影響がを与える。 これは、例えば、赤・緑・青の三つのカラーフィルタを使ったカラーイメージセンサによって得られた画像であれば、人間が感じる輝度は三色の輝度のうちの最大のもの、あるいは、三色の輝度の和に依存する。 これに対し、人間が感じる色相および彩度は、三色の輝度の割合および三色の輝度の差に依存するためである。

【０００４】また、暗い色の「測定」誤差が大きい輝度信号に色処理を行う場合も、有効ビットの多い明るい色より、有効ビットの少ない暗い色の方が演算誤差が大きくなるのは明らかである。 以下では、これらの問題が、
撮影された画像の画質にどのように影響するかを考えてみる。

【０００５】風景の中の暗い部分は、光をほとんど放射あるいは反射していない。 その暗い部分を撮影すると、
撮影された画像の画素は、輝度が小さい画素として記録される。 そのような小さい輝度として記録された画像域は、例え元の風景の中では同じ色であったとしても、上記の問題により各画素の値が大きくばらつくことになる。 このため人間の目には、暗い部分が「ざらついている」とか「滑らかでない」と感じられることになる。

【０００６】フラットベッドスキャナの場合、そのイメージセンサは、光源から発せられ原稿から反射してきた光を感知する。 そもそも光源から発せられる光は高輝度であり、光源と原稿との距離、および、原稿とイメージセンサとの距離が近いため、上述の現象はほとんど発生しない。 一方、ディジタルカメラやビデオカメラのイメージセンサには、比較的低輝度の光が入力され、被写体との距離も遠いため、暗い部分に大きな「測定」誤差が発生し、撮影された画像の画質が劣化、つまり「ざらついた感じ」や「滑らかでない感じ」が発生しやすい。 しかし、安価なイメージセンサを使用して「測定」誤差を修正することは不可能である。 また、高性能なイメージセンサを使用すれば、誤差は軽減できるものの、当然、
機器のコストが上昇することになる。

【０００７】本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、画像の暗部における画質劣化を防ぐことができる画像処理装置およびその方法、並びに、記録媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

【０００９】本発明にかかる画像処理方法は、画像データを画素ごとに読込み、読込んだ画素データの明度値と所定値とを比較し、前記明度値が前記所定値未満の場合は前記画素データの彩度を低下させることを特徴とする。

【００１０】本発明にかかる画像処理装置は、画像データを画素ごとに読込む入力手段と、読込んだ画素データの明度値と所定値とを比較する比較手段と、前記比較結果により前記明度値が前記所定値未満であることが示される場合、前記画素データの彩度を低下させる処理手段とを有することを特徴とする。

【００１１】本発明にかかる記録媒体は、カラーマッチングシステムで利用されるプロファイルが記録された記録媒体であって、前記プロファイルは、明度値が所定値未満の画像データの彩度を低下させる特性を有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】［概要］画像の入力装置と出力装置との間で色合わせ処理を行うカラーマッチングシステム（以後「CMS」と表記）が実用化された。 Apple社のColorSync
に代表されるCMSでは、装置に依存する色空間（Device
Dependent Color Space）から、装置に依存しない色空間（Independent Color Space）への色信号の変換、あるいは、装置に依存しない色空間から装置に依存する色空間への色信号の変換を容易に行うことができる。 この色空間変換を行うため、ホストコンピュータには、色信号の変換特性を表すデータであるプロファイルが、対象の装置ごとに用意されている。 そして、変換の際に自動もしくは手動で選ばれたプロファイルに応じて色信号の色空間変換が行われる。 さらに、CMSによって、装置に依存しない色空間上での色信号処理・補正・変換も可能である。

【００１４】そこで、本発明は、CMSの技術を用いて、
画像の印象を損なわない程度に色値を変更し、暗い色の「測定」誤差に起因するが実の劣化を目立たなくする方法を提案する。 つまり、暗い色の「測定」誤差は、上述したとおり明度よりも彩度や色相に大きな影響を与える。 従って、明度および色相は変化させない、あるいは、その変化を最小限に抑え、色空間内の低明度部全体について彩度を低下させる処理を施すことにより、隣り合う色の色差を縮小させる。 なお、彩度を低下させることによって、隣り合う色の色相差も縮小する。 この処理により画像の暗部において発生しやすい「ざらついた感じ」や「滑らかでない感じ」を防ぐことができる。

【００１５】［構成］図1は本発明にかかる一実施形態の画像処理システムの構成例を示すブロック図である。
このシステムの主要な構成は、画像入力装置であるディジタルスチルカメラやディジタルビデオカメラなどのカメラ11、画像編集および色合わせなどの画像処理を行う例えばパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータ10、画像出力装置であるCRTやLCDのモニタ12、および、インクジェット方式やレーザビーム方式のカラープリンタ13である。

【００１６】図1の構成において、ホストコンピュータ1
0は同じ機能をもち同じ動作をする専用のハードウェアに置換えることもできる。 また、モニタ12には、出力画像が表示されるだけでなく、ユーザがキーボード15やマウス16を用いてホストコンピュータ10に入力を行ったり、システム動作を確認する際に、ホストコンピュータ
10により必要な情報が表示される。

【００１７】また、外部記憶装置14は、ハードディスク、光磁気ディスクあるいはフロッピディスクなどの記憶媒体を利用する記憶装置である。 ホストコンピュータ
10は、カメラ11から供給される画像データを外部記憶装置14に記憶させたり、記憶させた画像データに画像処理を施したり、処理した画像データを外部記憶装置14に記憶させる。 さらに、ホストコンピュータ10は、必要に応じて、外部記憶装置14に記憶された画像データをモニタ
12あるいはプリンタ13に供給し、その画像データが表す画像を表示させ、印刷させることができる。

【００１８】図2はホストコンピュータ10の構成例を示すブロック図である。

【００１９】ROM18および外部記憶装置14には、ホストコンピュータ10を機能させるためのオペレーティングシステム、本発明にかかる画像処理のプログラム、色合わせ処理に必要なプロファイルなどのデータ、カメラ11の制御プログラム、プリンタ13のドライバなどが記憶されている。 CPU17は、必要に応じて、これらのプログラムやデータを、ワークメモリであるRAM19へ読込み、各種の処理を実行する。

【００２０】CPU17は、システム全体を制御するシステム制御部171、種々の演算を実行する演算処理部172、および、随時必要なデータを記憶するレジスタと呼ばれるワーキングメモリ173を有している。 また、ビデオRAM23
は、モニタ12に表示される画面を記憶するものである。
入出力インタフェイス22は、ホストコンピュータ10のバスと外部機器とのインタフェイスを行い、例えば、カメラ11およびプリンタ13とのとのインタフェイス用にRS23
2C、RS422、IEEE1394、USB(Universal SerialBus)などの汎用シリアルインタフェイス、および、セントロニクス、GPIB、SCSIなどの汎用パラレルインタフェイスをもつ。 また、キーボード15、マウス16、モニタ12などのコンソール21も入出力インタフェイス22を介してバスに接続されている。

【００２１】［処理］本システムにおける入力-出力の組み合わせには以下のものがある。 (1) カメラ11 --> モニタ12 (2) カメラ11 --> プリンタ13 (3) モニタ12 --> プリンタ13 (4) プリンタ13 --> モニタ12

【００２２】組み合わせ(4)は、所謂「プレビュー」であり、プリンタ13で出力されるであろう画像を、予めモニタ12に表示し、再現色などの確認を行う場合に使用される。

【００２３】組み合わせ(1)から(4)に対応する色合わせ処理を行う際、CPU17は外部記憶装置14から入力装置および出力装置に対応するプロファイルを読出す。 プロファイルには、装置に依存する色空間と装置に依存しない色空間との関係を表すデータが格納されている。 つまり、入力プロファイルには、入力装置に依存する色空間の信号を、装置に依存しない色空間の信号に変換するためのテーブルデータが格納され、出力プロファイルには、装置に依存しない色空間の信号を出力装置に依存する色空間の信号に変換するためのテーブルデータが格納されている。 なお、出力プロファイルは、さらに、入力色信号の色空間を、出力装置の色再現範囲に変換する処理（色空間圧縮）を含む場合がある。

【００２４】CPU17は、入力-出力の組み合わせに基づき、まず、入力装置に対応する入力プロファイルを外部記憶装置14から読出し、読出した入力プロファイルを用いて、入力色信号を、装置に依存しない色空間であるCI
E-Lab表色系やCIE-Luv表色系などの均等色空間の色信号に変換する。 ここで、CPU17は、装置に依存しない色空間の信号の明度が所定値より小さい場合、その信号の明度および色相は変化させず、その信号の彩度を低下させる。 そして、CPU17は、出力装置に対応する出力プロファイルを外部記憶装置14から読出し、読出した出力プロファイルを用いて、装置に依存しない色空間の信号を、
出力装置に依存する色空間の信号に変換する。

【００２５】図3は上記の画像処理の詳細例を示すフローチャートで、CPU17によって実行されるものである。

【００２６】まず、処理する画像データ（以下「入力データ」と呼ぶ）であるデータファイルがオープンされ（ステップS310）、処理後の画像データ（以下「出力データ」と呼ぶ）が格納されるデータファイルがオープンされる（ステップS311）。 そして、入力-出力の組み合わせに基づき、入力装置に対応する入力プロファイルが外部記憶装置から読出され（ステップS312）、出力装置に対応する出力プロファイルが外部記憶装置から読出される（ステップS313）。

【００２７】次に、入力データの未処理画素が一つ選択され（ステップS314）、読込まれた入力プロファイルに基づき、選択された画素のデータが均等色空間のデータに変換される（ステップS315）。 そして、変換されたデータの明度Lと所定値Thとが比較され（ステップS31
6）、L≧Thの場合はステップS318へ処理が移される。 一方、L<Thの場合、変換されたデータは、その彩度に1未満の定数kが乗じられ、その明度および色相が維持されたデータに補正される（ステップS317）。 なお、所定値
Thおよび定数kは、入力装置および出力装置それぞれの特性、並びに、入力-出力の組み合わせに応じて設定されるものである。 また、ステップS316およびS317により実行される画像の暗部の彩度を圧縮する処理を、以下では「暗部彩度圧縮処理」と呼ぶ場合がある。

【００２８】次に、読込まれた出力プロファイルに基づき、均等色空間のデータが出力装置に依存する色空間の出力データに変換される（ステップS318）。 そして、出力データファイルの対応する位置（ステップS314で選択された画素と空間的に同じ位置）が選択され（ステップ
S319）、その位置に出力データが書込まれる（ステップ
S320）。

【００２９】次に、ステップ314で選択された画素を処理済画素とし（ステップS321）、入力データファイル内のすべての画素が処理済か否かが判定され（ステップS3
22）、未処理の画素が存在する場合はステップS314に処理が戻される。 また、すべての画素が処理済みであれば、出力データファイルに格納された画像データが出力装置、すなわちモニタ12もしくはプリンタ13へ送られる（ステップS323）。

【００３０】このように、本実施形態によれば、画像入力装置により得られた画像データに対して、画像の印象を損なわない程度に色を変更することで、画像の暗部において発生しやすい「ざらついた感じ」や「滑らかでない感じ」を防ぐことができ、実用上充分な画質を得ることができる。 従って、低い輝度の光を正確に感知できる高価なイメージセンサではなく、汎用的に用いられる安価なイメージセンサを用いたディジタルカメラやビデオカメラなどにより撮影された画像であっても、画像の暗部のノイズを軽減し、実用上充分な画質を得ることができる。

【００３１】また、予め、入力プロファイルのテーブルデータを、ステップS316およびS317と同じ手順で補正しておいても、同様の効果が得られることは言うまでもなく、そのようなプロファイルを用いることも本発明に含まれる。

【００３２】また、上記では、CMSの技術により得られる均等色空間のデータの明度、彩度および色相を処理する例を説明したが、入力データが元々YCrCb表色系などの輝度-色差信号や、HSV表色系やHLS表色系などの明度、彩度および色相信号である場合は、CMSの技術を使用して均等色空間のデータにしてもよいし、YCrCb、HS
V、HLSなどの色空間のデータから直接、彩度の低下させたデータを得てもよい。

【００３３】また、図1に示すカメラ11は、フィルムスキャナなどの画像入力装置に置換えてもよい。

【００３４】また、上記では、彩度に定数kを乗じるとしたが、例えば、明度Lが小さくなるほど1よりも小さくなるような関数f(L)を彩度に乗じてもよい。

【００３５】図4は上述した暗部彩度圧縮処理を実現するための構成例を示す図である。 つまり、暗部彩度圧縮処理はROMやRAMなどのメモリを用いたルックアップテーブル(LUT)により実現することができる。 同様に、ステップS315で実行される入力プロファイルに基づく均等色空間へのデータ変換処理、および、ステップS318で実行される出力プロファイルに基づくデバイス依存色空間へのデータ変換処理もLUTで実現される。 従って、これら三つの処理に対応するLUTを合成した合成LUT181によってもステップS315からS318の一連の処理が実現可能である。

【００３６】ところで、入力および出力デバイスには多数の種類があり、同じ種類のデバイスでも特性の異なるものが多数あるので、それら異なるデバイスの数だけ入力プロおよび出力プロファイルがあることになる。 従って、指定された入力デバイスに対応する入力プロファイルのLUTと、指定された出力デバイスに対応する出力プロファイルのLUTとを演算により一つの合成LUTにまとめ、さらに、暗部彩度圧縮処理の実行が指示される場合は、入出力プロファイルをまとめたLUTに演算により暗部彩度圧縮処理のLUTを加えた一つの合成LUTにすることができる。 このようにして合成された合成LUTはRAM19または別途用意されるRAMやバックアップメモリに格納され、上記の画像処理に利用されることになる。 このように、二つまたは三つのLUTを一つにまとめれば、変換処理を高速化することができるのは言うまでもない。

【００３７】図5はCPU17によってモニタ12に表示される処理の設定画面の一例を示す図である。 設定画面の上段にはユーザに入力および出力デバイスを選択させるためのドロップダウンメニューがあり、下段には暗部彩度圧縮処理の実行、非実行を設定させるためのチェックボックス、プレビューの実行、非実行を設定させるためのチェックボックスがある。 なお、入力デバイスとしてカメラが選択された場合、すなわち前述した入力-出力の組み合わせとして「カメラ11 --> モニタ12」または「カメラ11 --> プリンタ13」が選択された場合は、デフォルトで暗部彩度圧縮処理の実行が設定されるように設計されている。 また、ユーザが暗部彩度圧縮処理などの効果を確認するためにプレビューを希望する場合は、プレビューのチェックボックスがチェックされる。 プレビューボックスがチェックされた場合、モニタ12にプレビュー画像が表示される。

【００３８】

【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

【００３９】また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやM
PU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。 この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS
（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００４０】さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像の暗部における画質劣化を防ぐ画像処理装置およびその方法、並びに、記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施形態の画像処理システムの構成例を示すブロック図、

【図２】図1に示すホストコンピュータの構成例を示すブロック図、

【図３】本発明にかかる画像処理を説明するためのフローチャート、

【図４】暗部彩度圧縮処理を実現するための構成例を示す図、

【図５】処理の設定画面の一例を示す図である。