CN100364311C - 图象锐化处理方法和实施该方法的图象处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用锐化强度可以调整的锐化滤波器，对数字化后取得的摄影图象数据进行锐化处理的图象处理装置。该装置具有：在从所述摄影图象数据抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的同时，还对该特定色象素，分配锐化强度调整参数的参数决定部(90A)，和一边根据锐化强度调整参数调整锐化滤波器的锐化强度，一边以象素单位对所述摄影图象数据进行锐化处理的锐化处理部(90B)。在对摄影图象进行的锐化处理中，避免天空及人体皮肤这种对照片来说是重要的区域中的杂波被强调。

Description

图象锐化处理方法和实施该方法的图象处理装置

技术领域

本发明涉及一种采用可以调整锐化强度的锐化滤波器技术，对使用胶片扫描器将照相底片上形成的摄影图象数字化后得到的图象数据，以及将由数码相机等数字摄影机器直接拍摄的图象，进行锐化处理的图象锐化处理方法及图象锐化处理程序，以及采用该图象锐化处理技术的图象处理装置。

背景技术

在对输入的摄影图象数据进行图象处理、用照片打印机输出的系统中，输出的图象产生锐度下降的现象已广为人知，因此，就对输入的摄影图象数据实施使用调和算符滤波器及非清晰掩膜的图象锐化处理。可是，进行这种图象锐化处理后，虽然提高了摄影图象的锐度，但与此同时，该摄影图象包含的杂波成分也同时被强调，从而导致画面质量的下降。特别是在天空以及人的皮肤等没有细微的花道儿的、大片一样的图象区域，由图象锐化处理造成的杂波强调更是非常引人注目。

为了解决这种问题，采用下述结构的图象处理装置，也广为人知：该装置具有检测输入的摄影图象数据的所定象素是否构成线图象的线图象检测单元；根据所述线图象检测单元的检测结果，只对与线图象对应的图象数据进行的锐化处理的锐化单元，锐化单元只对线图象检测单元检测的、构成线图象的象素进行锐化处理，只强调与线图象对应的图象数据(例如，参阅专利文献1)。希望通过这样，例如，即使摄影图象数据全体含有有关胶片粒子及杂波的不需要的信息时，也能使所述不需要的信息在遍及图象整体的范围内不会被强调，从而使锐化的图象在视觉上良好、不会成为有粗糙之感的图象。可是，采用这种图象锐化处理技术后，还存在着下述问题：在来源于曝光不良的摄影图象的图象数据的这种杂波的振幅较大的数据中，杂波本身被作为线图象检测，这种象素也经过锐化处理，从而输出了杂波被强调的摄影图象。

另外，由输入的图象数据，求出表示所定区域内的象素值的变动的局部标准偏差，将该局部标准偏差归一化，从而编制表示象素值的变动程度的指标值，求出表示伴随该编制的指标值的增加、值单调变化的锐化强调的强度的锐化强调系数，使用该锐度强调系数，对图象数据实施锐化强调处理的图象处理装置也为人所知(例如，参照专利文献2)。在该图象锐化处理技术中，在来源于杂波成分不显眼的拍摄对象的摄影图象数据中，需要加强锐化强调处理；而在来源于杂波成分显眼的拍摄对象的摄影图象数据中，则减弱锐度强调处理。力图籍此解决上述问题，但由于采用了对于整个图象的统计性的手法，所以虽然能够获得平均的还可以的效果，但却难以获得集中于局部的效果，特别是难以提高照片中在视觉上十分重要的人物的皮肤及蓝色的天空等特定区域特化的画面质量。

[专利文献1]特开2003-278532号公报(段落号0007-0008、图1)

[专利文献2]特开2003-101784号公报(段落号0006-0007、图1)

发明内容

鉴于上述实况，本发明的课题是：在对摄影图象进行的锐化处理中，避免强调对天空及人体的肌肤这种对照片而言是重要的区域中的杂波。

为了解决上述课题，本发明的采用可以调整锐化强度的锐化滤波器、对经过数字化处理后得到的摄影图象数据进行锐化处理的图象锐化处理方法，由下述步骤构成：从所述摄影图象数据抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的步骤；对所述特定色象素分配锐化强度调整参数的步骤；一边用所述锐化强度调整参数调整所述锐化滤波器的锐化强度，一边以象素单位对所述摄影图象数据进行锐化处理的步骤。

在该图象锐化处理方法中，预先设定对天空的颜色及人体的肌肤的颜色这种对照片而言是重要的特定色，从摄影图象数据中抽出表示该预先设定的特定色的特定色象素，对该特定色象素分配所定的锐化强度调整参数，在对摄影图象数据进行图象锐化处理之际，对特定色象素调整锐化滤波器的锐化强度，就是说与其它的区域相比，削弱锐化强度，从而可以在对摄影图象中的天空及人体的肌肤这种对照片而言是重要的区域中避免因锐化处理而强调杂波。

作为本发明使用的、用硬件或软件或其两者作出的锐化处理的适当的实施方式，可以提出如下方案：按照所述锐化强度调整参数修正构成锐化滤波器的调和算符滤波器的输出值，从所述摄影图象数据的象素值，减去所述修述修正过的输出值。这种锐化处理，可以通过在从了如指掌的原图象减去调和算符滤波器输出的锐化滤波器中，附加用锐化强度调整参数修正调和算符滤波器的输出值的技术后实现，所以其开发成本不大。

作为锐化处理的预处理，因为必须至少对抽出的特定象素分配所定的锐化强度调整参数后存储，所以为了实现处理程序的简易化，所述锐化强度调整参数最好将象素位置作为地址一览表化。

为了调整锐化强度，本发明定义的特定色，当然不是用1个彩色值规定，而是用所定的彩色值范围规定。可以对该彩色值范围所属的所有的特定色象素赋予相同的锐化强度调整参数，但也有时宜根据彩色值改变锐化强度调整参数。因此，在本发明的其它实施方式之一中，所述锐化强度调整参数，取决于距代表特定色的基准色的颜色空间距离。这里所谓的“颜色空间距离”，是距有关色相、色度、明亮度中的某一个或它们的组合的基准色的距离，取决于颜色空间距离的锐化强度调整参数，可以使用经验性的且由试验求出的数据。

将照片打印输出作为目的时，考虑到去打印馆要求照片打印输出的顾客具有希望照片打印件中的人体的皮肤颜色及天空的颜色美丽动人的倾向，所以最好将所述特定色作为人体的皮肤颜色和天空的颜色。抽出有关这种人体的皮肤颜色和天空的颜色的象素而使用的特定色判别条件，可以通过经验性、试验性且统计性地求出。现在讲述其具体示例。

首先，根据下式将用RGB颜色空间表现的摄影图象数据，变换成YCC空间：

[公式4]

$\left[\begin{array}{c}Y\\ C_1\\ C_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.333& 0.333& 0.334\\ -0.166& 0.50& -0.334\\ 0.50& -0.334& -0.166\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

在该YCC空间中的所述人体肤色的判别条件是：

[公式5]

C₁ ²+(C₂-25)²＜15²

所述天空颜色的判别条件是：

[公式6]

C₁ ²+(C₂+15)²＜15²

另外，本发明还将使计算机执行上述图象锐化处理方法的程序及记录该程序的媒体作为权利的对象。

本发明还进而将实施上述图象锐化处理方法的图象处理装置也作为权利的对象，这种图象处理装置由下述部件构成：在从所述摄影图象数据抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的同时，还对所述特定色象素分配锐化强度调整参数的参数决定部；一边用所述锐化强度调整参数调整所述锐化滤波器的锐化强度，一边以象素单位对所述摄影图象数据进行锐化处理的锐化处理部。当然，这种图象处理装置也可以获得在上述图象锐化处理方法中讲述的作用效果。为了在众所周知的结构中不进行较大的变更地构筑所述锐化处理部，特提出将该锐化处理部采用下述部件构成的方案：对所述摄影图象数据实施调和算符运算的调和算符滤波器，按照所述锐化强度调整参数修正所述调和算符滤波器的输出值的锐化强调调整部；从所述摄影图象数据的象素值减去所述修正过的输出值的减法部。

下面，通过讲述使用以下附图的实施方式，阐明本发明的其它特征及优点。

附图说明

图1是采用本发明的图象锐化处理技术的照片打印装置的外形图。

图2是照片打印装置的印刷台结构的示意图。

图3是讲述照片打印装置的控制器内各部件的功能要素的方框图。

图4是表示图象锐化单元的功能构成的方框图。

图5是表示图象锐化参数决定子程序的流程图。

图6是表示图象锐化处理子程序的流程图。

图7是讲述非特定色象素区域和特定色象素区域中的图象锐化处理的差异的示意图。

图8是讲述其它实施方式中LUT作成部的功能要素的功能方框图。

具体实施方式

根据附图，讲述本发明的实施方式。

图1是表示采用本发明的照片打印装置的外形图。该相片打印装置，由作为对感光纸P进行曝光处理和显影处理的相片打印机的印刷台1B，和对从显影后的底片2a及数码相机的存储卡2b等图象输入介质中取得的摄影图象进行处理，生成、传输在印刷台1B中使用的打印数据的操作台1A构成。

该相片打印装置，也被称作“数字小型制作室”，由图2可知：印刷台1B在拉出存放在2个感光纸盒11中的滚筒状的感光纸P后，用片式切断刀12将其切成打印尺寸，与此同时还用支持打印机部13，将颜色修正信息及每格图象的编号等打印处理信息打印在该被切断的感光纸P的背面，并且用打印曝光部14，对感光纸P的表面进行摄影图象曝光，将该曝光后的感光纸P送入具有多个显影处理槽的处理槽组件15中进行显影处理。在干燥之后，由装置上部的横向进给输送带16输送到分类器17的感光纸P即相片打印件P，在该分类器17的多个托盘上，以用户单位分开的状态存放(参阅图1)。

为了用与上述的对感光纸P进行的各种处理一致的输送速度输送感光纸P，敷设着感光纸输送机构18。感光纸输送机构18由包含对感光纸输送方向而言，配置在打印曝光部14的前后的夹持式组件18a在内的多个夹持输送滚轮对构成。

在打印曝光部14中，设置着对向副扫描方向输送的感光纸P，根据来自操作台1A的打印数据沿主扫描方向照射R(红)、G(绿)、B(蓝)3原色的激光线的线曝光头。处理槽组件15包括：贮存成色显影处理液的成色显影槽15a、贮存漂白定影处理液的漂白定影槽15b和贮存稳定处理液的稳定槽15c。

在所述操作台1A的台状托架的上部位置，配置着从底片2a的一格摄影图象中取得摄影图象数据(以下简称“图象数据”)的胶片扫描器20。从数码相机等安装的作为摄影图象记录媒体2b使用的各种半导体存储器及CD-R等中取得图象数据的介质阅读器21，组装在作为该相片打印装置的控制器3而发挥作用的通用计算机中。该通用计算机进而还与显示各种信息的监视器23、作为在进行各种设定及调整之际使用的输入操作部而利用的操作输入部件——键盘24及鼠标25连接。

该相片打印装置的控制器3，以CPU为核心部件，用硬件或软件或它们两者构成旨在进行相片打印装置的各种动作的功能部。如图3所示，作为与本发明特别相关的功能部，可以列举：调出由胶片扫描器20及介质阅读器21读取的图象数据，为下面的处理而进行必要的预处理的图象输入部31；构成编制包含各种窗口及各种操作按钮等在内的图形操作画面及用户通过这种图形操作画面的操作输入(利用键盘24及鼠标25等)生成控制指令的图形用户接口(以下简称“GUI”)的GUI部33；根据GUI部33发送来的控制指令及直接由键盘24等输入的操作指令，为了生成所需的打印数据，对由图象输入部31传发的图象数据进行图象处理的打印管理部32；生成旨在使监视器23显示在颜色修正等的预先判断打印作业时，作为打印源图象及预想精修图象的模拟图象进而由GUI部33发送来的图形数据的摄象信号的摄象控制部35；根据图象处理结束后处理过的图象数据，生成适合于安装在印刷台1B上的打印曝光部14的打印数据的打印数据生成部36；按照顾客的需要，将原始的图象数据及图象处理结束后处理过的图象数据等转换成旨在写入CD-R的形式格式化的格式部37等。

图象输入部31，在摄影图象记录媒体是底片2a时，将模糊扫描方式和正式扫描方式的扫描数据分别发送给存储器30，进行符合各自目的的前处理。另外，摄影图象记录媒体是存储卡2b时，调出的图象数据如果包含简略图象数据(低析象度数据)，就与旨在用监视器23一览显示等而使用的摄影图象的正式数据(高析象度数据)分别发送给存储器30。但假如不包含简略图象数据时，则根据正式数据制作缩小的图象，作为简略图象数据发送给存储器30。

打印管理部32包括：管理打印尺寸及打印张数等的打印定货处理组件60，由RGB颜色空间向YCC颜色空间的变换及进行其逆变换的RGB/YCC变换部70；对同一个存储器30展开的图象数据实施照片修描处理的图象处理组件80。

在所述图象处理组件80中，包含采用本发明的技术的图象锐化处理单元90。该图象锐化处理单元90，如图4所示，可以划分为两大块：决定锐化强度调整参数的参数决定部90A；和一边根据该锐化强度调整参数调整锐化强度，一边以象素单位对图象数据进行锐化处理的锐化处理部90B。参数决定部90A，由预先设定规定在判别削弱锐化处理或完全不进行锐化处理的象素之际使用的特定色的条件的特定色设定部91，从图象数据中抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的特定色象素抽出部92，对抽出的特定色象素求出在锐化处理部90B中减少锐化强度的锐化强度调整参数后写入一览表94(以后简称“LUT”)的LUT生成部93构成。锐化处理部90B，由对图象数据实施调和算符运算的调和算符滤波器95，对每个象素按照从所述LUT94调出的锐化强度调整参数修正该调和算符滤波器95的输出值的锐化强度调整部96，从原来的图象数据的象素值减去用所述锐化强度调整部96修正过的输出值的减法部97构成。

下面，讲述这种结构的图象锐化处理单元90进行图象锐化处理的步骤。该图象锐化处理的流程，可以分为锐化强度调整参数决定子程序和图象锐化处理子程序。锐化强度调整参数决定子程序的流程，如图5的流程图所示。首先，调出特定色设定部91设定的特定色判别条件(#01)，将存储锐化强度调整参数的LUT94初始化(#02)。在该初始化中，例如通常将所有的锐化强度调整参数值，设定成意味着不调整锐化强度的“1”，但有时也可以采用接近“1”的值。依次指定受到注意的象素，以便根据存储器30展开的图象数据妥善进行滤波处理(#03)。读入指定的受到注意的象素的象素值(RGB空间值)(#04)，在本实施方式中，由于特定色判定条件用以YCC空间表现的象素值构成，所以调出将读入的RGB空间值用RGB/YCC变换部70变换的YCC空间值(#05)。此外，RGB/YCC变换部70采用的由RGB空间向YCC空间的变换式如下所示：

[公式7]

$\left[\begin{array}{c}Y\\ C_1\\ C_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.333& 0.333& 0.334\\ -0.166& 0.50& -0.334\\ 0.50& -0.334& -0.166\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

调出的YCC空间值，接收是否满足作为特定色的天空颜色和皮肤颜色的判别条件的检查(#06)。本实施方式采用的皮肤颜色的判别条件，是在用

[公式8]

C₁ ²+(C₂-25)²＜15²

定义的YCC空间中的圆柱内区域；

天空颜色的判别条件，是在用

[公式9]

C₁ ²+(C₂+15)²＜15²

定义的YCC空间中的圆柱内区域。

满足该皮肤颜色或天空颜色的判别条件时(#06中的Yes分岔)，将该受到注意的象素作为特定色(皮肤颜色或天空颜色)象素，分配所定的锐化强度调整参数(#07)。该锐化强度调整参数的值，既可以是皮肤颜色和天空颜色象素共同的值，例如“0.2”；也可以根据情况，给予不同的值，例如，给肤色象素“0.3”，而给天空颜色象素“0.1”。接着，将特定色象素的象素位置作为地址，改写LUT94的锐化强度调整参数(#08)。最后，检查从上述步骤#04到步骤#08的处理，是否对构成存储器30展开的图象数据的所有的象素都进行了(#09)。经过以上的子程序后，存储旨在使表示特定色的象素与其它象素相比完全不接受用锐化处理部90B进行的锐化处理或与其它象素相比只接受很弱的锐化处理的锐化强度调整参数的LUT94就被编成。

利用LUT94存储的锐化强度调整参数的图象锐化处理子程序的流程，如图6的流程图所示。首先，从存储器30展开的图象数据依次指定受到注意的象素(#21)。由调和算符滤波器95求出对指定的受到注意的象素的调和算符运算值(#22)。利用锐化强度调整部96的功能，在从LUT94中调出与该受到注意的象素的象素位置对应的锐化强度调整参数(#23)的同时，还将该锐化强度调整参数值与先前得到的调和算符运算值相乘，求出调整调和算符运算值(#24)。进而，从受到注意的象素的象素值减去调整调和算符运算值，由锐化处理部90B输出锐化象素值(#25)。最后，检查从上述步骤#21到步骤#25的处理，是否对构成存储器30展开的图象数据的所有的象素都进行了(#26)。以上的子程序结束后，对存储器30展开的图象数据的锐化处理就宣告结束，可以获得除了肤色和天空颜色的区域之外都被锐化的或者只有肤色和天空颜色的区域锐化弱化的图象数据。

图7是从上述步骤#21到步骤#25的处理的示意图。由该图易知：在非特定色象素中，进行现有技术的使用调和算符滤波器的锐化处理的那种图象锐化，而在特定色象素中，因为使用在削弱调和算符运算值(或者使其为零)的锐化强度调整参数的作用下被弱化的(或者成为零的)调和算符运算值，所以其图象锐化就非常弱(或者无)，其结果，根据获得的锐化图象数据，在摄影图象中，天空及人体皮肤这些对照片而言是重要的区域，杂波没有被强调。

此外，在决定锐化强度调整参数的子程序中，取代将一个个象素作为受到注意的象素，决定锐化强度调整参数的这种方法，还可以采用例如以10×10象素的象素区段为单位，分配锐化强度调整参数。这时，如果在象素区段中发现一个特定色象素后，既可以赋予该象素区段削弱锐化强度的锐化强度调整参数，也可以按照该象素区段存在的特定色象素的比例改变锐化强度调整参数的值。

在上述实施方式中，决定锐化强度调整参数之际，对满足特定色判别条件的象素，分配共同的值的锐化强度调整参数，但也可以取而代之，根据到代表特定色的基准色的颜色空间距离决定锐化强度调整参数。此处所谓的“颜色空间距离”，是到有关色相、色度、明亮度中的某一个或它们的组合的基准色的距离，例如，如果设各象素的色相为H、明亮度为L、色度为S、基准色的色相为H0、明亮度为L0、色度为S0，那么，其颜色空间距离：X就可以用ΔH＝H-H0和ΔL＝L-L0和ΔS＝S-S0的函数：F求出。就是说，X＝F(ΔH，ΔL，ΔS)，只要至少采用ΔH、ΔL和ΔS中的一个就行。该函数：F(ΔH，ΔL，ΔS)，可以根据经验和试验求出。进而，按照这样求出的颜色空间距离：X，例如使用预先设定的函数G及表，求出锐化强度调整参数，锐化强度调整参数在非特定色象素区域和特定色象素区域之间的移动，就相当流畅，可以获得更理想的锐化图象数据。旨在实现这种锐化强度调整参数的决定的LUT编制部93的结构示例，如图8所示。在这里，在LUT编制部93中，具有根据特定色设定具有色相＝H0、明亮度＝L0、色度＝S0的基准色的基准色设定部93a，和具有求出上述的颜色空间距离：函数或表及根据颜色空间距离：X求出的锐化强度调整参数的函数或表的颜色空间距离计算部93b。

进而，在上述实施方式中，决定锐化强度调整参数的子程序，与图象锐化处理子程序独立设置。但也可以在图象锐化处理子程序中的对每个受到注意的象素处理时，进行锐化强度调整参数的决定处理。这时，可以省去LUT94。另外，在锐化强度调整参数的决定之际，还可以采用能够将受到注意的象素的象素值作为自变量，查出锐化强度调整参数的表。

在以上的讲述中，锐化处理部90B被作为使用调和算符滤波器95的锐化滤波器的结构，但也可以取而代之，使用图象处理领域中众所周知的其它滤波器，构筑锐化处理部90B。本发明并不限定调和算符滤波器95。进而，还可以将由本发明产生的锐化强度调整参数，插入专利文献1公布的那种锐化处理技术中后使用。

在上述实施实施方式中，印刷台1B采用了所谓银盐照片打印方式，即：对感光纸P，用具有曝光发动机的打印曝光部14进行摄影图象的曝光，对该曝光后的感光纸P进行多个显影处理。但是，毫无疑问，本发明的印刷台1B，并不限于这种方式。例如：可以采用向胶片及纸上喷出墨水形成图象的喷墨打印方式及使用感热复制片的热复制方式等各种照片打印方式。

本发明可以作为根据数字化的摄影图象数据制成照片打印件的领域中的图象锐化技术，得到广泛利用。

Claims (7)

1.一种图象锐化处理方法，采用可以调整锐化强度的锐化滤波器对经过数字化处理后得到的摄影图象数据进行锐化处理，其特征在于：由下述步骤构成：

从所述摄影图象数据中抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的步骤；

对所述特定色象素分配锐化强度调整参数的步骤；以及

一边用所述锐化强度调整参数调整所述锐化滤波器的锐化强度，一边以象素单位对所述摄影图象数据进行锐化处理的步骤，

在所述锐化处理的步骤中，按照所述锐化强度调整参数修正构成所述锐化滤波器的调和算符滤波器的输出值，从所述摄影图象数据的象素值，减去所述修正过的输出值。

2.如权利要求1所述的图象锐化处理方法，其特征在于：所述锐化强度调整参数将象素位置作为地址被一览表化。

3.如权利要求1或2所述的图象锐化处理方法，其特征在于：所述锐化强度调整参数，取决于到代表特定色的基准色的颜色空间距离。

4.如权利要求1或2所述的图象锐化处理方法，其特征在于：所述特定色是人体皮肤颜色和天空的颜色。

5.如权利要求3所述的图象锐化处理方法，其特征在于：所述特定色是人体皮肤颜色和天空的颜色。

6.如权利要求1所述的图象锐化处理方法，其特征在于：在抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的步骤中，根据下式：

[公式1]

$\left[\begin{array}{c}Y\\ C_1\\ C_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.333& 0.333& 0.334\\ -0.166& 0.50& -0.334\\ 0.50& -0.334& -0.166\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

将用RGB颜色空间表现的摄影图象数据，变换到YCC空间；

所述人体肤色的判别条件是：

[公式2]

C₁ ²+(C₂-25)²＜15²

所述天空颜色的判别条件是：

[公式3]

C₁ ²+(C₂+15)²＜15²

7.一种图象处理装置，采用可以调整锐化强度的锐化滤波器对经过数字化处理后得到的摄影图象数据进行锐化处理，其特征在于：由下述部件构成：

在从所述摄影图象数据抽出表示预先设定的特定色的特定色象素的同时，还对所述特定色象素分配锐化强度调整参数的参数决定部；和

一边用所述锐化强度调整参数调整所述锐化滤波器的锐化强度，一边以象素单位对所述摄影图象数据进行锐化处理的锐化处理部，

所述锐化处理部具有：对所述摄影图象数据实施调和算符运算的调和算符滤波器；

按照所述锐化强度调整参数修正所述调和算符滤波器的输出值的锐化强调调整部；以及

从所述摄影图象数据的象素值减去所述修正过的输出值的减法部。

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