JP2000013626A - 画像処理方法及び装置及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない処理負荷で確実に色かぶり補正を行う。 【解決手段】ＲＧＢ画像データを輝度Ｙ及び色度Ｃ１，
Ｃ２に変換し、そのハイライトポイントとシャドーポイ
ントとを求め、それらを結んだ色立体の軸ｌを得る。そ
の軸が輝度軸Ｙと平行になるように回転変換し、さら
に、最低輝度の画素が原点と一致するように、平行移動
変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原画像に対して画
像補正を行う画像処理方法及び装置及び記憶媒体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、写真画像の色バランスを調整する
方法としては、 ：撮る前に色バランスを合わせる ：撮った後の画像を修正する という２通りの方法がある方法の例としては、例えば
ビデオカメラのホワイトバランススイッチを用いた色バ
ランスの調整がある。この方法では、本撮影を開始する
前に白い紙などを予備的に撮影し、撮影された画像の白
の色バランスを調整する。

【０００３】方法は印刷の分野などで広く行われてい
るが、その多くは職人の勘と経験によるところが多い。

【０００４】一方、近年とくにデジタルカメラやフォト
スキャナが普及したことに伴って、フォト画像のデジタ
ル化が一般の人にも手軽に行えるようになってきた。ま
た、インクジェットプリンタを代表とする出力機器側も
高画質化、低価格化が進み、一般のユーザが自宅で写真
を手軽に出力することも可能となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ル化したフォト画像を印刷出力する場合、出力される画
像の画質にはまだ問題が多い。

【０００６】例えば、いわゆるパーソナルコンピュータ
等を介して、入力機器側のＲＧＢ信号を、インクジェッ
トプリンタを代表する出力機器でプリントする場合を考
えると、例えばアップル社のマッキントッシュ（登録商
標）におけるカラーシンクや、マイクロソフト社のＷｉ
ｎｄｏｗｓ（登録商標）におけるＣＭＳなどによって、
ＣＩＥのＸＹＺ色空間を介した入力機器側と出力機器側
とのカラーマッチングが試みられている。しかし、これ
らの調整を厳密に行うことは非常に困難である。という
のも、入力機器側と出力機器側では当然色再現範囲が異
なり、さらに入力機器側はＲ，Ｇ，Ｂの発光信号で、出
力機器側はＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの反射原稿であるという原理
的な違いもあるためである。

【０００７】このような困難を克服して入力機器と出力
機器とのカラーマッチングがとれたとしても、そもそも
入力機器側からの画像が満足のいくものでない場合に
は、その画像を厳密に印刷物として再現できたとしても
ユーザが満足できる画像は得られない。これには、画像
の露出のオーバーやアンダーという状態や、「色かぶ
り」という現象によって画像全体の色バランスがくるっ
てしまうことが大きな原因と考えられる。

【０００８】例えば、カメラでオート撮影するとＡＥ
（自動露出）がかかってしまうため、背景の大部分に青
空が含まれているような場合、全体として暗くなってし
まい、いわゆる露出アンダーの状態になり、逆に背景の
大部分が暗い部分であれば露出オーバーの状態になっ
て、肝心の被写体が必ずしもベストな状態で写らないこ
とがある。

【０００９】また、デジタルカメラを例に取ると、画像
はＣＣＤカメラで撮影されるため、人間の目では感じら
れない波長の色も画像信号として入ってしまう。その信
号をＲＧＢ信号の一部として処理すると、本来見えない
はずの色が顕在化して色バランスが狂ってしまう。もち
ろん赤外カットフィルタなどの処理がなされるが必ずし
も完全ではなく、色バランス補正に関してもリアルタイ
ム処理という制約もあって、結果的に処理しきれずに
「色かぶり」という現象が生じ、全体の色バランスがお
かしくなる場合がある。

【００１０】フォトスキャナやフラットヘッドスキャナ
に関しても同様の現象が生じる可能性があるため、たと
えネガやリバーサルフィルムでベストな状態であったと
しても、これをデジタル化した際に色バランスが狂って
しまうこともあり得る。

【００１１】このように、良好な出力結果を得るために
は、入力画像データそのものを色バランスのとれた適正
な露出の画像データに補正する必要があり、しかもその
ためには、ユーザーの手を煩わせず、処理速度としても
十分許容できる簡易的な方法が求められている。

【００１２】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で高精度な画像データの色バランス補正
を行うことができるようにすることを目的とする。

【００１３】さらに非常に簡単な方法で画像状態を判断
し、それに応じて自動的に最適な補正を行うことができ
るようにすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来例に鑑
みてなされたもので、以下のような構成からなる。すな
わち、原画像のハイライトポイントおよびシャドーポイ
ントの明るさを検出し、前記明るさを有する複数の画素
から、前記ハイライトポイントおよびシャドーポイント
の色みを求め、前記ハイライトポイント、前記シャドー
ポイントおよび前記色みに基づき、前記原画像に対して
補正処理を行うことを特徴とする画像処理方法。

【００１５】あるいは、原画像の色立体軸を検出し、前
記色立体軸と色立体を示す色空間内の明るさを示す軸と
の位置関係から前記原画像の露出状態を判定し、前記判
定結果に応じた画像補正条件を設定することを特徴とす
る画像処理方法。

【００１６】あるいは、原画像に対して、原画像の色分
布に応じた画像補正処理を行う画像処理方法であって、
所定の色空間において原画像の色立体軸を検出し、前記
色空間における前記色立体軸の位置関係に基づき、前記
画像補正処理を制御することを特徴とする画像処理方
法。

【００１７】あるいは、原画像のハイライトポイントお
よびシャドーポイントの明るさを検出する明るさ検出手
段と、前記明るさを有する複数の画素から、前記ハイラ
イトポイントおよびシャドーポイントの色みを求める色
み獲得手段と、前記ハイライトポイント、前記シャドー
ポイントおよび前記色みに基づき、前記原画像に対して
補正処理を行う補正手段とを備えることを特徴とする画
像処理装置。

【００１８】あるいは、原画像の色立体軸を検出する検
出手段と、前記色立体軸と色立体を示す色空間内の明る
さを示す軸との位置関係から前記原画像の露出状態を判
定する判定手段と、前記判定結果に応じた画像補正条件
を設定する設定手段とを備えることを特徴とする画像処
理装置。

【００１９】あるいは、原画像に対して、原画像の色分
布に応じた画像補正処理を行う画像処理装置であって、
所定の色空間において原画像の色立体軸を検出する検出
手段と、前記色空間における前記色立体軸の位置関係に
基づき、前記画像補正処理を制御する制御手段とを備え
ることを特徴とする画像処理装置。

【００２０】あるいは、コンピュータにより、原画像の
ハイライトポイントおよびシャドーポイントの明るさを
検出する明るさ検出手段と、前記明るさを有する複数の
画素から、前記ハイライトポイントおよびシャドーポイ
ントの色みを求める色み獲得手段と、前記ハイライトポ
イント、前記シャドーポイントおよび前記色みに基づ
き、前記原画像に対して補正処理を行う補正手段とを実
現させるためのコンピュータプログラムを格納すること
を特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。

【００２１】あるいは、コンピュータにより、原画像の
色立体軸を検出する検出手段と、前記色立体軸と色立体
を示す色空間内の明るさを示す軸との位置関係から前記
原画像の露出状態を判定する判定手段と、前記判定結果
に応じた画像補正条件を設定する設定手段とを実現させ
るためのコンピュータプログラムを格納することを特徴
とするコンピュータ可読記憶媒体。

【００２２】あるいは、コンピュータにより、所定の色
空間において原画像の色立体軸を検出する検出手段と、
前記色空間における前記色立体軸の位置関係に基づき、
前記画像補正処理を制御する制御手段とを実現させ、原
画像に対して、原画像の色分布に応じた画像補正処理を
行わせるためのコンピュータプログラムを格納すること
を特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２４】［第１の実施の形態］本実施の形態におけ
る画像処理方法では、ＲＧＢの原画像データを、画素ご
とに明るさを示す輝度と色みを示す色度のデータに変換
する。この時、原画像データの彩度が既定値を越えてい
る場合にはその画素を間引きながら画素を順次選択し、
輝度ヒストグラムを作成していく。そして高輝度側、低
輝度側それぞれからの累積度数値が夫々所定の度数に達
する輝度位置（輝度値）を白位置（ハイライトポイン
ト）、黒位置（シャドーポイント）として求める。また
この時、白位置、黒位置検出の精度を向上するために、
高彩度画素を輝度ヒストグラム作成に含めない処理など
を行っても良い。

【００２５】こうして白位置と判断された輝度値を有す
る画素データの色度の平均値と、黒位置と判断された輝
度値を有する画素データの色度の平均値とを計算し、色
空間上でそれら２点を結んだ直線を原画像の色立体軸
（グレーライン）と判断する。その色立体軸の輝度軸に
対する傾きは、本来輝度のみの変化であるべき色立体軸
が、色度の変化を伴っていること、即ち色かぶりが生じ
ていることを示している。この色立体軸が前記色空間上
で正規の位置になるように、全画素に変換処理（回転行
列演算）を施すことで色かぶりを補正する。以下、図面
を参照して本実施形態を詳細に説明する。

【００２６】＜画像処理システムの構成＞本実施形態に
おけるシステムの一例を図１に示す。ホストコンピュー
タ１００には、例えばインクジェットプリンタなどのプ
リンタ１０５とモニタ１０６が接続されている。ホスト
コンピュータ１００は、ワードプロセッサ、表計算、イ
ンターネットブラウザ等のアプリケーションソフトウエ
ア１０１と、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）１０２、アプリケーション１０１によってＯＳ１０
２に発行される出力画像を示す各種描画命令群（イメー
ジ描画命令、テキスト描画命令、グラフィックス描画命
令）を処理して印刷データを作成するプリンタドライバ
１０３、およびアプリケーション１０１が発行する各種
描画命令群を処理してモニタ１０６に表示を行なうモニ
タドライバ１０４をソフトウエアとして持つ。

【００２７】ホストコンピュータ１００は、これらソフ
トウエアが動作可能な各種ハードウエアとして中央演算
処理装置ＣＰＵ１０８、ハードディスクドライバＨＤ１
０７、ランダムアクセスメモリＲＡＭ１０９、リードオ
ンリーメモリＲＯＭ１１０等を備える。

【００２８】図１で示される画像処理システムの例とし
て、例えば一般的に普及しているＩＢＭ社製のＰＣ−Ａ
Ｔ互換のパーソナルコンピュータにＭｉｃｒｏｓｏｆｔ
社のＷｉｎｄｏｗｓ９５をＯＳとして使用し、印刷を行
える所望のアプリケーションをインストールし、モニタ
とプリンタとを接続した形態が考えられる。

【００２９】ホストコンピュータ１００では、モニタに
表示された表示画像にもとづき、アプリケーション１０
１で、文字などのテキストに分類されるテキストデー
タ、図形などのグラフィックスに分類されるグラフィッ
クスデータ、自然画などに分類されるイメージ画像デー
タなどを用いて出力画像データを作成する。そして、出
力画像データを印刷出力するときには、アプリケーショ
ン１０１からＯＳ１０２に印刷出力要求を行ない、グラ
フィックスデータ部分はグラフィックス描画命令、イメ
ージ画像データ部分はイメージ描画命令で構成される出
力画像を示す描画命令群をＯＳ１０２に発行する。ＯＳ
１０２はアプリケーションの出力要求を受け、出力プリ
ンタに対応するプリンタドライバ１０３に描画命令群を
発行する。プリンタドライバ１０３はＯＳ１０２から入
力した印刷要求と描画命令群を処理しプリンタ１０５で
印刷可能な印刷データを作成してプリンタ１０５に転送
する。プリンタ１０５がラスタープリンタである場合
は、プリンタドライバ１０３では、ＯＳからの描画命令
に対して順次画像補正処理を行い、そして順次ＲＧＢ２
４ビットページメモリにラスタライズし、全ての描画命
令をラスタライズした後にＲＧＢ２４ビットページメモ
リの内容をプリンタ１０５が印刷可能なデータ形式、例
えばＣＭＹＫデータに変換を行ないプリンタに転送す
る。

【００３０】プリンタドライバ１０３で行われる処理を
図２に用いて説明する。

【００３１】プリンタドライバ１０３は、ＯＳ１０２か
ら入力した描画命令群に含まれるイメージ描画命令の色
情報に対して、画像補正処理部１２０で後述する画像補
正処理を行う。プリンタ用補正処理部１２１は、まず、
画像補正処理された色情報によって描画命令をラスタラ
イズし、ＲＧＢ２４ビットページメモリ上にドット画像
データを生成する。そして、各画素に対してプリンタの
色再現性に応じたマスキング処理、ガンマ補正処理およ
び量子化処理などを行い、プリンタ特性に依存したＣＭ
ＹＫデータを生成してプリンタ１０５に転送する。

【００３２】＜画像補正処理部＞次に、イメージ描画命
令で示される原画像に対して画像補正処理部１２０で行
われる処理を図３〜図７，図９を用いて説明する。グラ
フィクス描画命令あるいはテキスト描画命令で示される
原画像に対しては以下の処理は行われない。

【００３３】本実施形態の画像補正処理部１２０は、図
３に示したように、ヒストグラム作成処理（図３−Ｓ２
０）とヒストグラムに応じた画像補正処理（図３−Ｓ３
０）を行う。ステップＳ２０では、図４に示すような処
理によりヒストグラムを作成する。そして、作成された
ヒストグラムに基づき画像のハイライトポイントおよび
シャドーポイントを決定する。

【００３４】（輝度ヒストグラムの作成）図４は本実施
形態での輝度ヒストグラムを作成するフローチャートで
ある。

【００３５】図４において、Ｓ１で原画像の輝度ヒスト
グラム作成のルーチンに入ると、Ｓ２で原画像の画素か
ら輝度ヒストグラムの作成に用いる画素の選択比率を決
定する。本実施形態では、処理対象の画像データが３５
万画素の場合に全画素を対象（選択比率１（あるいは１
００％））に輝度ヒストグラムを作成することとする。
３５万画素以上の画素数の画像データが入力された場合
には、その総画素数の３５万画素に対する比率に応じて
画素選択（サンプリング）を行う。例えば、３５０万画
素の画像データが入力された場合には、選択比率は３５
０万／３５万＝１０であり、１０画素に１画素の割合
（選択比率１０（あるいは１０％））で輝度ヒストグラ
ムを作成する。本実施形態では選択比率ｎは次式により
求める。

【００３６】ｎ＝ｉｎｔ（対象画像データの総画素数／
基準画素数３５万） （但し、ｎ＜１の時はｎ＝１、ｎは正数） 続いてＳ３でライン番号を管理するカウンタをリセット
あるいは所定の初期値にセットし、Ｓ４でそのカウンタ
をインクリメントして注目ラインのライン番号とする。

【００３７】本実施形態では画素の間引き（サンプリン
グ）はライン単位で行うので、選択比率ｎの場合には、
ライン番号をｎで割ったときの余りが０の場合に、その
ラインに属する画素を処理対象として選択する（Ｓ５−
ＹＥＳ）。例えば選択比率１０の場合であれば、ライン
番号を１０で割ったときの余りが０の場合に、そのライ
ンに属する画素を処理対象として選択する注目ラインが
間引かれるライン、すなわち処理対象とならないライン
の場合にはＳ４に戻る。処理対象ラインの場合にはＳ６
に進み、注目ラインに属する画素に順次注目し、その注
目画素に対して輝度変換，色度変換を処理を行う。本実
施形態における輝度変換、色度変換は以下の式により行
う。なお、輝度、色度変換は以下の式に限らず様々な式
を用いることが可能である。

【００３８】Ｙ（輝度）＝ｉｎｔ（０．３０Ｒ＋０．５
９Ｇ＋０．１１Ｂ）（Ｙは正数） Ｃ１（色度）＝Ｒ−Ｙ Ｃ２（色度）＝Ｂ−Ｙ また本実施形態では白位置（ハイライトポイント）、黒
位置（シャドーポイント）の検出精度を向上させるため
に次式により注目画素の彩度Ｓを計算し、予め定めた彩
度値（Ｓｃｏｎｓｔ）より大きいか否かを判断して（Ｓ
７）、大きい場合には、その画素の情報は輝度ヒストグ
ラムに反映させない。

【００３９】彩度Ｓ＝ｓｑｒｔ（Ｃ１^2＋Ｃ２^2） ここでｓｑｒｔ（ｘ）はｘの平方根を与える関数であ
り、ｘ^yはｘのｙ乗を表す。

【００４０】即ち、（Ｓ＞Ｓｃｏｎｓｔ）の場合にはＳ
６に戻り、注目画素のデータは以後の処理に反映させな
い。これは、後述する通り、白位置の彩度は高輝度の画
素群の平均彩度により与えられ、その彩度の値は色かぶ
りにより生じた誤差となるため、本来高彩度であると考
えられる画素はハイライトポイントの算出から除外した
ほうが良いためである。この処理の効果を具体例を上げ
て説明する。例えばイエローの画素（Ｒ＝Ｇ＝２５５、
Ｂ＝０）は、上式からその輝度Ｙは２２６となり、彩度
Ｓは２２７となる。すなわち、この画素は極めて高輝度
であるとともに、十分に彩度の高い色を有することが分
かる。このような画素は、無彩色の画素がイエローに色
かぶりした結果そのようになったと判断するよりも、本
来イエローの画素であると判断した方が多くの場合間違
えが少ない。このような高輝度・高彩度の画素を輝度ヒ
ストグラムに含めると、検出される白位置に誤差が生じ
てしまう。よって、本実施形態では所定の彩度（Ｓｃｏ
ｎｓｔ）を定め、所定の彩度を越える彩度の画素は輝度
ヒストグラムに含めない。こうすることで、高彩度の画
素により検出される白位置に誤差が生じることを防ぎ、
白位置の精度を向上させることができる。

【００４１】このように、Ｓ７における判断の後、条件
（Ｓ≦Ｓｃｏｎｓｔ）を満たした画素について輝度ヒス
トグラムを作成していく（Ｓ８）。ここで本実施形態で
扱う画素データＲＧＢは各８ビット（２５６階調）デー
タであるので、輝度Ｙも２５６の深さに変換される。よ
って輝度ヒストグラムは、０から２５５までの２５６段
階の各輝度値の画素が夫々何度数あるかを計数すること
で得られる。

【００４２】また色度Ｃ１，Ｃ２の計算値は、後の色か
ぶり補正時に、各輝度値を有する画素の平均色度を算出
するためのデータとして用いるので、本実施形態では次
のようにデータを保持する。すなわち、インデクスの範
囲が０から２５５の構造体配列変数の形式で、度数，Ｃ
１累積値，Ｃ２累積値の３メンバーを設定し、各画素ご
との演算結果をその画素の輝度値をインデクスとする各
メンバーに反映していく。

【００４３】注目画素について処理を終えたなら、注目
ラインの全画素の処理が終了したかどうかを判断し（Ｓ
９）、注目ラインに未処理画素が残っている場合にはＳ
６に戻り、Ｓ６以降の処理を繰り返す。注目ライン内の
全画素の処理が終了したら、Ｓ１０で未処理のラインが
残っているかを判断し、全ライン終了であればＳ１１で
終了し、未処理のラインが残っていればＳ４に戻り、注
目ラインを次のラインに移して上記処理を繰り返す。

【００４４】以上の様に原画像データの画素を選択しな
がら輝度ヒストグラムを作成することにより、必要最小
限の画素数で、且つ後の白位置、黒位置検出時の精度の
向上も考慮した輝度ヒストグラムを作成することができ
る。

【００４５】（白位置（ハイライトポイント），黒位置
（シャドーポイント）の決定）輝度ヒストグラムが完成
したら、そのヒストグラムから白位置（ホワイトポイン
ト）、黒位置（シャドーポイント）を決定する。本実施
形態では、輝度ヒストグラムにおける輝度値０及び輝度
値２５５の両端から中心方向に累積輝度度数値が１７５
０になる点をそれぞれ黒位置および白位置と定める。

【００４６】すなわち、輝度値Ｙの画素の度数をＰYと
すると、Ｐ０＋Ｐ１＋……と累積度数を求めていき、累
積度数が１７５０を越えた時の輝度値を黒位置の輝度値
ＹSDとする。次いで輝度ＹSDの画素の平均色度を求め
る。前記の通り、輝度ヒストグラム作成時に各輝度値の
色度の累積値が計算されている（輝度Ｎの画素の累積色
度をＣ１Ntotal，Ｃ２Ntotalとする）ので、黒位置であ
る輝度値ＹSDの画素の平均色度Ｃ１SD，Ｃ２SDを求め
る。

【００４７】Ｃ１SD＝Ｃ１YSDtotal／ＰYSD Ｃ２SD＝Ｃ２YSDtotal／ＰYSD 同様に白位置の決定を行う。Ｐ２５５＋Ｐ２５４＋……
と累積度数を求めていき、該累積度数が１７５０を越え
た時の輝度値を黒位置の輝度値ＹHLとする。次いで輝度
ＹHLの画素の平均色度Ｃ１HL，Ｃ２HLを求める。

【００４８】Ｃ１HL＝Ｃ１YHLtotal／ＰYHL Ｃ２HL＝Ｃ２YHLtotal／ＰYHL 以上の演算を行うことにより、［Ｃ１，Ｃ２，Ｙ］色空
間において、白位置（Ｃ１HL，Ｃ２HL，ＹHL）と黒位置
（Ｃ１SD，Ｃ２SD，ＹSD）を求めることができる。

【００４９】尚、本実施形態では輝度値０と輝度値２５
５の輝度位置から累積度数を求めたが、輝度値１と輝度
値２５４から求めるなど、所定のオフセットを与えても
良い。

【００５０】以上のようにして、図３のステップＳ２０
において、白位置（ハイライトポイント）／黒位置（シ
ャドーポイント）を決定する。

【００５１】次に、図３のＳ３０において、Ｓ２０で決
定された白位置および黒位置に基づいた画像補正処理を
行う。本実施形態では画像補正処理として、原画像の色
かぶりを補正する色かぶり補正、原画像の露出を最適化
すべく輝度のコントラストを補正する露出補正、および
出力画像の色のみえを良くするための彩度補正を行う。

【００５２】図９は、画像補正処理部１２０により図３
のステップＳ３０で行われる補正処理の流れを示してい
る。すなわち、まず色かぶり補正のための回転行列を求
め、次にその回転行列を用いて色バランス（色かぶり）
を補正し、最後に画像の露出の状態に応じて、輝度信号
のガンマ変換を行う。これら各処理を、順を追って説明
する。

【００５３】（色かぶり補正）上記の通り原画像の（Ｃ
１，Ｃ２，Ｙ）色空間における白位置、黒位置が求めら
れたら、引き続いて色かぶりの補正を行う。

【００５４】もし原画像に色かぶりが無く理想的な画像
であるとすれば、無彩色はＲ＝Ｇ＝Ｂであり、白位置、
黒位置の色度の演算値は「Ｃ１HL＝Ｃ２HL＝Ｃ１SD＝Ｃ
２SD＝０」となる。しかし色かぶりがある場合には、か
ぶっている色相方向に、かぶっている程度に比例して、
（Ｃ１HL，Ｃ２HL，ＹHL）と（Ｃ１SD，Ｃ２SD，ＹSD）
を結ぶ直線（色立体軸）に傾きが生じる。色かぶり補正
は色立体軸とＹ軸（輝度軸）が一致する様に変換するこ
とで達成できる。変換は色立体を回転、平行移動させる
ことでも達成できるし、座標系を変換することでも達成
できる。

【００５５】本実施形態ではまず原画像の色立体におい
て、色立体軸の最低輝度点（下端点）を回転中心とし
て、色立体軸をＹ軸と平行となる様に回転させる。次い
で前記最低輝度点の位置が（Ｃ１，Ｃ２，Ｙ）空間の原
点となるように座標系を変換する。図５（ｂ）の色立体
に対して色かぶり補正を行った結果を図５（ｃ）に示
す。以上の処理により、最低輝度点が原点で、色立体軸
がＹ軸と一致する変換結果が得られる。なお、図５
（ａ）は色かぶりのない理想的な画像データの色分布を
示す色立体である。上述の変換により、変換後の色立体
（図５（ｃ））は、理想的な色立体（図５（ａ））に近
づけられる。

【００５６】なお、色立体軸をＹ軸と平行に回転させる
回転変換にあたっては、シャドーポイント及びハイライ
トポイントの座標値から、回転変換の回転軸及び回転角
は簡単に決めることができる。３次元空間上で、立体を
所望の回転軸周りに所望の角度で回転させる回転行列を
求める手法は公知の技術であるので、この詳細な説明は
省略する。

【００５７】以上の様に、原画像の各画素を、色度と輝
度とを軸とする３次元色空間の画素データ（Ｃ１，Ｃ
２，Ｙ）に変換し、その画像データを、黒位置と白位置
とを結ぶ色立体軸（グレーライン）がＹ軸と一致し、か
つ最低輝度が座標原点となるような画素データ（Ｃ
１’，Ｃ２’，Ｙ’）に回転、平行移動変換することに
より、色かぶりの補正を行うことが可能となる。

【００５８】（コントラスト及び彩度の調整）次にコン
トラスト及び彩度の調整による画像のさらなる高品質を
実現するために、画像の露出オーバー／アンダーを簡易
的に判定し、それに応じて輝度信号にガンマ補正をかけ
る方法を説明する。

【００５９】コントラストの調整は、黒位置（シャドー
ポイント）の輝度を“０”あるいはそれに近い値（例え
ば“１０”）に調整し、白位置（ハイライトポイント）
の輝度を“２５５”あるいはそれに近い値（例えば“２
４５”）に調整することで行う。

【００６０】次に、画像の露出のオーバー・アンダーを
簡易的に判定し、画像データに対してそれに応じたガン
マ補正を施す際の一実施例を示す。

【００６１】まず、補正する色立体軸と輝度（Ｙ）軸と
が最小距離となる点、つまり図５（ｂ）におけるＴ，
Ｔ’を求める。これは幾何学的な関係から簡単に求める
ことができる。

【００６２】そして、点Ｔ’の色かぶり補正後の輝度成
分ＹT'が点Ｔの輝度成分ＹTとなるようにコントラスト
を調整する。つまり図６に示すように（ＹT，ＹT'）を
屈折点とし、色かぶり補正後の輝度Ｙ’がＹT'より小さ
い場合は、輝度を直線ａとして与えられる関数により
Ｙ”に補正し、ＹT'より大きい場合は、直線ｂとして与
えられる関数によってＹ”に補正する。

【００６３】もちろん、このＴ，Ｔ’を使わずに、図６
の直線ｌ2で与えられるような補正をおこなってもよ
い。色立体軸が輝度軸と並行になる場合は、点Ｔ，Ｔ’
は１対ではないし、また、Ｔ，Ｔ’が輝度の範囲［０，
２５５］の外にある場合には、点（ＹT，ＹT'）を屈折
点とすることはできない。このような特殊なケースでは
直線ｌ2に従って補正すればよい。

【００６４】この２直線の最近接点Ｔ，Ｔ’を用いた補
正の効果は、とくに露出のオーバーあるいはアンダーの
画像に作用する。露出がオーバーになるのは空などの明
るいところに画像全体が引っ張られるためである。この
際デジタルカメラを代表する入力機器では、高輝度色抑
圧が行われ、高輝度部の彩度がおとされる。すなわち、
高輝度色抑圧の行われた画像の色立体軸を、図７（ａ）
に示すように彩度と輝度とを軸とする２次元平面で考え
ると、高輝度の部分でもっとも無彩色に近い画素があら
われる。逆に、露出アンダーの画像に対しては低輝度色
抑圧がかかるため、図７（ｂ）のように、低輝度の部分
で彩度が低くなる。

【００６５】実際の画像で色立体の輝度軸を輝度−彩度
平面で考えると露出オーバーの画像に関しては例えば、
図７（ｃ）のようになる。逆にアンダーの画像に関して
は例えば、図７（ｄ）のようになる。そもそも本来ある
べき（理想的な状態の）色立体から、なんらかの撮影状
況や入力時（Ａ／Ｄ変換時）の影響で実際の色立体がず
れるのだと考えれば、Ｔ，Ｔ’の位置がもっともズレの
小さい場所と考えられる。従って、本発明はこれを戻し
てやることで簡易的に適切なグレー、つまり全体の明る
さ補正を行うものである。

【００６６】もちろんこのＴを単に画像の露出オーバー
・アンダーを簡易的に判定する手段として用い、あらか
じめアンダー用のＬＵＴ（ルックアップテーブル）、オ
ーバー用のＬＵＴを用意し、点ＴあるいはＴ’の輝度成
分に応じて輝度信号のガンマ調整を行ってもよい。例え
ば、図６の点（ＹT，ＹT’）を変曲点とするような曲線
によってコントラストの調整を行ってもよい。従って、
このＴ，Ｔ’の値によって簡易的に画像が露出オーバー
なのか、アンダーなのか判定できる。すなわち、色立体
軸においてもっとも彩度の低い点である点Ｔ’の輝度成
分が高輝度よりにあれば、その画像の輝度−彩度の関係
は図７（ａ）のような傾向を示すし、逆に点Ｔ’の輝度
成分が低輝度よりにあれば、その画像の輝度−彩度の関
係は図７（ｂ）のような傾向を示す。したがって、高輝
度色抑制及び低輝度色抑制された画像において、点Ｔ’
の輝度成分が高輝度よりにあれば、その画像は露出オー
バー傾向にあり、点Ｔ’の輝度成分が低輝度よりにあれ
ば、その画像は露出アンダー傾向にあると考えられる。

【００６７】一方、彩度調整は、色差Ｃ１，Ｃ２に彩度
補正係数を乗ずることで簡単に行うことができる。例え
ば、彩度を２０％あげる場合は、補正後の彩度は補正前
の１２０％となることから、彩度補正係数を１．２とし
て計算する。すなわち、 Ｃ１”＝１．２×Ｃ１’ Ｃ２”＝１．２×Ｃ２’ として彩度補正を行うことができる。これは、 （彩度）＝ｓｑｒｔ（Ｃ１^2＋Ｃ２^2） で定義されることによる。

【００６８】（ＲＧＢ空間への逆変換）以上で本実施形
態における各種補正が終了する。この時点で原画像の各
画素は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号データから（Ｃ１”，Ｃ
２”，Ｙ”）の色空間データに変換された状態にあるの
で、再度（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）の色信号データに逆変換
する。逆変換は以下の式により行う。

【００６９】Ｒ’＝Ｙ”＋Ｃ１” Ｇ’＝Ｙ”−（０．３／０．５９）＊Ｃ１”−（０．１
１／０．５９）＊Ｃ２” Ｂ’＝Ｙ”＋Ｃ２” このようにして、原画像に対して、色かぶり，コントラ
スト、彩度が補正されたＲＧＢデータを得ることができ
る。

【００７０】以上のように、本実施形態によれば、少な
い処理負荷で確実に色かぶり補正が可能となる。

【００７１】また、本実施形態によれば、サンプリング
条件を原画像の画像データサイズに応じて設定している
ので、入力画像にかかわらずヒストグラム総度数と、白
位置及び黒位置を決定するための累積度数との関係をほ
ぼ一定にすることができる。したがって、良好な色かぶ
り補正を実現することができる。

【００７２】さらに、補正対象画像の色立体軸と輝度軸
との距離が最短となる点における輝度を維持するように
画像全体を非線形にガンマ補正することで、もっとも原
画像の値に近いと考えられる輝度を維持しつつ、コント
ラストを補正することができる。

【００７３】さらに、画像が露出オーバーであるか露出
アンダーであるかという露出状態を簡単に得ることがで
きる。さらに、その露出状態に応じて異なるテーブルを
選択し、ガンマ補正を施すこともできる。

【００７４】なお、サンプリングをライン単位でなくカ
ラム単位で行っても構わない。

【００７５】［第２の実施の形態］次に、上述した第１
実施形態に対して、補正度合いを考慮した第２の実施形
態について説明する。

【００７６】第１実施形態で説明したように、画像の色
立体軸を求める際に、この軸の傾きがあまりにも大きい
場合、これを無理に補正すると画像に不具合が生じる場
合がある。これには例えば色フィルタなどをもちいて故
意に色かぶりを起こしているような場合や、夕焼けのシ
ーンを撮影した場合などが考えられる。

【００７７】このような場合、求めたハイライトポイン
トとシャドーポイントが間違っていたと判断して補正を
行わないか、または、回転角を適当に調整して補正度合
いを弱めることで不具合をなくすことができる。このよ
うなハイライトポイントとシャドーポイントが間違って
いたという判定は、色立体軸の方向によって可能であ
る。色立体軸の傾きから、どの色がかぶっているのか容
易に判定できるので、特殊効果を得るために例えば色フ
ィルタを用いて撮影された画像については色かぶりを補
正しないというような判定もできる。

【００７８】このような場合、色立体軸の方向ベクトル
と、輝度軸とのなす角度に着目し、色かぶり補正を行う
ことで逆に不都合が生じると判定して処理を行わない
か、または、処理の度合をゆるめる。例えば、色立体軸
が赤の色相方向に向いており、その角度が所定の角度、
例えば４０度以上の場合には、その画像は本来色かぶり
した画像であると判断する。処理の度合をゆるめる場合
には、色立体軸を所定角度、例えば２０度だけ起こした
り、あるいは所定角度まで、例えばＹ軸に対する傾きが
２０度になるまで起こすことで色かぶりを補正する。こ
の変換のための回転行列は、回転軸と回転角度とから容
易に求めることができる。

【００７９】なお上記補正の度合いはユーザーがマニュ
アルで指定してもいいし、あらかじめ角度の大きさ、該
色立体軸の方向に応じて設定しておいてもよい。例えば
４０度の場合、該画像の色立体を２０度だけ回転して起
こすとしたが、その補正の度合いをユーザに指定させて
もよい。以後の処理は第１実施形態と同様である。

【００８０】また、色立体軸の方向によって、どの色が
かぶっているのか容易に判定できるので、特殊効果を得
るために例えば色フィルタを用いて撮影された画像につ
いては、フィルタの色方向に関しては補正しないという
ような判定もできる。すなわちこのような場合には、色
かぶりを補正しない色を指定させ、Ｃ１−Ｃ２平面上に
おいて、補正を行わない色の方向に沿って回転変換の回
転軸を設定し、その回転軸と色立体軸ｌとを含む平面
が、Ｙ軸と平行になるまで色立体を回転変換する。こう
することで、特定の色成分についてだけ色かぶりを補正
できる。

【００８１】図１０は、色立体軸が所定角度以上傾いて
いる場合には、別途指定された角度まで色立体を回転さ
せるように、画像を補正するための処理手順である。ま
ず、ステップＳ１０１でハイライト／シャドーポイント
を決定し、ステップＳ１０２で色立体軸の傾きが所定角
度以上であるか判定する。もし所定角度に達していなけ
れば、ステップＳ１０４，Ｓ１０５で、第１の実施の形
態と同様に、色立体軸が輝度軸と一致するように変換し
て色かぶりを補正する。

【００８２】一方、色立体軸が所定角度以上傾いていれ
ば、色立体軸を、輝度軸に向かって２０度だけ回転させ
るような回転行列をステップＳ１０３で求め、ステップ
Ｓ１０５で、その回転行列を用いて色立体を回転させて
色かぶりを補正する。この場合、ステップＳ１０３で用
いた２０度という角度は、いかように指定しても構わな
い。

【００８３】なお、しきい値を２段階設け、第１のしき
い値（例えば４０度）より色立体軸の傾きが大きい場合
には、色立体軸を完全なグレーラインにしない程度に色
立体軸を起こす（例えば２０度）ように回転変換し、第
１のしきい値と第２のしきい値（例えば２０度）との間
の場合には、回転変換を行わず、第２のしきい値よりも
傾きが小さい場合には、色立体軸を輝度軸と一致させる
ように回転変換を行うこともできる。このようにするこ
とで、意図的に色かぶりが生じさせられた画像について
は、不都合な補正を行うことがない。

【００８４】このように、画像データの画素により構成
される色立体の軸の傾き、すなわち軸の方向と傾きの角
度という２つの量から、補正するか否かのしきい値をす
くなくとも２つ以上設定し画像を補正すべきか、すべき
でない、補正度合いを調節すべきかの判定を行うことが
でき、非常に簡潔に特殊なケースの弊害だけをはじくこ
とができる。

【００８５】また、色立体軸の方向によって、どの色が
かぶっているのか容易に判定できるので、かぶっている
色方向に応じて色かぶりを補正しないようにすることも
できる。

【００８６】［第３の実施の形態］前記第１〜第２実施
形態では、画像のハイライトポイント・シャドーポイン
トに基づいた色バランス補正について説明したが、この
他の基準点に基づく補正の実施例について以下説明す
る。

【００８７】まず、ハイライトポイントおよびシャドー
ポイントにおける平均色差量△Ｅを求める。

【００８８】△Ｅ＝ｓｑｒｔ（（Ｃ１HL−Ｃ１SD）^2＋
（Ｃ２HL−Ｃ２SD）^2） 色立体軸が輝度軸と平行であればΔＥ＝０となるはずで
あるが、傾いていれば、０より大きな値となる。つま
り、Ｅ（彩度）−Ｙ（輝度）平面で考えると図８のよう
になる。

【００８９】次にハイライトとシャドーの間のサンプル
輝度を数点用意する。そして、画像中で例えば輝度Ｙｎ
の画素から、△Ｅｎより小さい彩度の画素を用いて、図
８のように平均色差量を求める。ΔＥｎとしては、予め
設定した一定彩度を用いてもよいし、また、色立体軸の
傾き方向に限定した平均色差量を求めてもよい。

【００９０】これらの数点の輝度について平均色差で最
小二乗法的に直線を求め、これを色立体軸として第１実
施形態に基づく処理を行う。

【００９１】あるいは、求められた色差及び輝度を要素
とする点をＢシュプラインなどで近似曲線を求め、この
曲線を輝度軸にする、すなわち色差を“０”とするよう
に非線形の色バランス補正を行ってもよい。

【００９２】以上本発明を好ましい実施例により説明し
たが、本発明は上述した実施例に限ることなく、クレー
ムに示した範囲で種々の変形が可能である。

【００９３】このようにすることで、輝度軸となるべき
線を、ハイライト及びシャドーだけではなく、画像全体
から一様にサンプリングした画素から得ることができ
る。得られた線を輝度軸に一致するように画像データを
変換することで、画像全体の特性を反映した色かぶり補
正を行うことができる。

【００９４】

【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。

【００９５】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するための、図３，４，９，１０に示した
手順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ＭＰＵ）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。

【００９６】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。

【００９７】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００９８】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。

【００９９】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ボード
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、その機能拡張ボ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。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構成で高精度な画像データの色バランス補正を行う
ことができる。

【０１０１】さらに、非常に簡単な方法で画像状態を判
断し、それに応じて自動的に最適な補正を行うことがで
きる。

【０１０２】

【図面の簡単な説明】

【図１】画像処理装置のブロック図である。

【図２】プリンタドライバのブロック図である。

【図３】画像補正処理部の処理手順のフローチャートで
ある。

【図４】輝度ヒストグラム作成手順のフローチャートで
ある。

【図５】輝度及び色度分布を示す色立体の模式図であ
る。

【図６】非線形ガンマ変換関数を示すグラフである。

【図７】輝度−彩度平面でみた露出オーバー・アンダー
の特徴を示す図で、 （ａ）は露出オーバーの概念図 （ｂ）は露出アンダーの概念図 （ｃ）は露出オーバーの一例 （ｄ）は露出アンダーの一例 を示す。

【図８】第３の実施の形態における色立体軸を決める様
子を示す図である。

【図９】画像補正の制御手順のフローチャートである。

【図１０】第２の実施形態における色かぶり補正の制御
手順のフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA11 BA02 BA28 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 CE17 CE18 CH11 5C066 AA01 AA05 BA20 CA17 EA05 EA07 EA13 EB01 EC05 EE04 GA01 GA02 GA05 HA02 KD04 KD06 KE02 KE03 KE04 KE05 KE09 KE17 KF05 5C077 MP06 MP08 NP01 PP15 PP32 PP33 PP37 PP43 PP46 PP52 PP53 PQ19 PQ22 TT09 5C079 HB01 HB03 LA01 LA02 LA12 LB02 MA01

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像のハイライトポイントおよびシャ
   ドーポイントの明るさを検出し、 前記明るさを有する複数の画素から、前記ハイライトポ
   イントおよびシャドーポイントの色みを求め、 前記ハイライトポイント、前記シャドーポイントおよび
   前記色みに基づき、前記原画像に対して補正処理を行う
   ことを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】 前記補正処理は、前記原画像の色立体軸
   を明るさを示す軸に合わせるとともに、前記原画像の明
   るさを示す色成分に対してコントラスト調整を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
3. 【請求項３】 前記補正処理は、前記原画像の色みを示
   す色成分に対して補正処理を行い、原画像の彩度を調整
   することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処
   理方法。
4. 【請求項４】 さらに、原画像の明るさを示す色成分に
   基づきヒストグラムを作成し、 前記ヒストグラムに基づき前記ハイライトポイントおよ
   びシャドーポイントを検出することを特徴とする請求項
   １記載の画像処理方法。
5. 【請求項５】 前記ヒストグラムを作成する際に、高彩
   度のデータはヒストグラムに累積しないことを特徴とす
   る請求項４記載の画像処理方法。
6. 【請求項６】 前記補正処理は、フォトイメージに対し
   て行い、テキスト画像に対しては行わないことを特徴と
   する請求項１記載の画像処理方法。
7. 【請求項７】 原画像の色立体軸を検出し、 前記色立体軸と色立体を示す色空間内の明るさを示す軸
   との位置関係から前記原画像の露出状態を判定し、 前記判定結果に応じた画像補正条件を設定することを特
   徴とする画像処理方法。
8. 【請求項８】 前記画像補正条件は、前記原画像の明る
   さを示す成分に対してコントラスト調整を行うための条
   件であることを特徴とする請求項７記載の画像処理方
   法。
9. 【請求項９】 原画像に対して、原画像の色分布に応じ
   た画像補正処理を行う画像処理方法であって、 所定の色空間において原画像の色立体軸を検出し、 前記色空間における前記色立体軸の位置関係に基づき、
   前記画像補正処理を制御することを特徴とする画像処理
   方法。
10. 【請求項１０】 原画像のハイライトポイントおよびシ
    ャドーポイントの明るさを検出する明るさ検出手段と、 前記明るさを有する複数の画素から、前記ハイライトポ
    イントおよびシャドーポイントの色みを求める色み獲得
    手段と、 前記ハイライトポイント、前記シャドーポイントおよび
    前記色みに基づき、前記原画像に対して補正処理を行う
    補正手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
11. 【請求項１１】 原画像の色立体軸を検出する検出手段
    と、 前記色立体軸と色立体を示す色空間内の明るさを示す軸
    との位置関係から前記原画像の露出状態を判定する判定
    手段と、 前記判定結果に応じた画像補正条件を設定する設定手段
    とを備えることを特徴とする画像処理装置。
12. 【請求項１２】 原画像に対して、原画像の色分布に応
    じた画像補正処理を行う画像処理装置であって、 所定の色空間において原画像の色立体軸を検出する検出
    手段と、 前記色空間における前記色立体軸の位置関係に基づき、
    前記画像補正処理を制御する制御手段とを備えることを
    特徴とする画像処理装置。
13. 【請求項１３】 コンピュータにより、 原画像のハイライトポイントおよびシャドーポイントの
    明るさを検出する明るさ検出手段と、 前記明るさを有する複数の画素から、前記ハイライトポ
    イントおよびシャドーポイントの色みを求める色み獲得
    手段と、 前記ハイライトポイント、前記シャドーポイントおよび
    前記色みに基づき、前記原画像に対して補正処理を行う
    補正手段とを実現させるためのコンピュータプログラム
    を格納することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒
    体。
14. 【請求項１４】 コンピュータにより、 原画像の色立体軸を検出する検出手段と、 前記色立体軸と色立体を示す色空間内の明るさを示す軸
    との位置関係から前記原画像の露出状態を判定する判定
    手段と、 前記判定結果に応じた画像補正条件を設定する設定手段
    とを実現させるためのコンピュータプログラムを格納す
    ることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
15. 【請求項１５】 コンピュータにより、 所定の色空間において原画像の色立体軸を検出する検出
    手段と、 前記色空間における前記色立体軸の位置関係に基づき、
    前記画像補正処理を制御する制御手段とを実現させ、原
    画像に対して、原画像の色分布に応じた画像補正処理を
    行わせるためのコンピュータプログラムを格納すること
    を特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。