JP2000057335A - 画像処理装置のための画像補正装置、画像補正方法及び画像補正プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原画像のコントラストと明度の両方を補正
し、コントラストの強調を抑え明度を改善し、極端に明
るい領域や極端に暗い領域等がある画像を適切なコント
ラストと明度の画像に変換することができる画像処理装
置のための画像補正装置、画像補正方法及び画像補正プ
ログラムを記録した記録媒体を提供する。 【解決手段】 原画像のコントラストの補正は、原画像
を複数の矩形領域に分割し（Ｐ７）、各領域について画
素の明度別の頻度分布を示す明度ヒストグラムを作成、
その累積値である明度変換曲線を作成する（Ｐ９）。明
度変換曲線に基づいて、分割した各矩形領域の画素の明
度を新たな明度に変換する（Ｐ１２）。原画像の明るさ
の補正は、逆光やハイコントラストシ−ンにおいて、平
均明度が極端に暗い、暗い、極端に明るい、或いは明る
いと判定された場合に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、原画像のコント
ラスト及び明度を自動的に補正して、最適のコントラス
ト及び明度の画像を形成することができる画像処理装置
のための画像補正装置、画像補正方法、及び画像補正プ
ログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】画像のコントラストを強調する、即ち画
像が取り得る明度範囲を拡大したり、画像の一部につい
てコントラストを調整するなどの処理を行うと、画像品
質が向上することは、広く知られている。

【０００３】即ち、例えば画像のコントラストが低いと
いうことは、画像が取り得る明るさ（明度）の範囲が狭
い画像であるから、その画像が取り得る明度の範囲をよ
り明度の高い画像部分からより明度の低い画像部分まで
に拡げるように、コントラストを高める処理をすれば、
画像メリハリがはつきりして、低コントラストの画像で
は見えにくい像も見えてくることになる。

【０００４】画像のコントラストを強調する方法とし
て、従来から行われている方法はヒストグラム均等化法
と呼ばれる方法がある。これは、原画像を構成する全画
素の明度値の分布状態を示すヒストグラムを作成し、ヒ
ストグラムの累積曲線を明度変換曲線（マッピングカ−
ブ）として原画像中の画素の明度値を新たな明度値に変
換し、画像のコントラストを強調するものである。

【０００５】この方法は、原画像の全体（全領域）の画
素の明度を同一の明度変換曲線で新たな明度に変換する
ために、部分的にはかえつてコントラストが低下してし
まう部分が生じることがある。このため、画像全体に亘
つてコントラストを強調したい場合には、強調したい画
像領域については、その領域に合つたコントラスト強調
処理を行う必要があつた。

【０００６】このため、以下のような局所的ヒストグラ
ム均等化法と呼ばれる方法が提案されている。この方法
は、原画像を複数の矩形領域に分割し、それぞれの矩形
領域毎に、その領域の全画素の明度値の分布状態を示す
ヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムの値を
累積した累積曲線を明度変換曲線として、各矩形領域毎
に明度変換曲線を求めて、矩形領域内の画素の明度値を
新たな明度値に変換する方法である。しかし、この方法
では、コントラストが強調され過ぎる矩形領域が生じる
場合があり、隣接する矩形領域との間のコントラストの
連続性の確保が困難になるという欠点があつた。

【０００７】このような欠点を解消する方法として、画
素の明度値の分布状態を示すヒストグラムの中で、所定
以上の高い画素分布値をクリッピングし、クリッピング
したヒストグラムを累積した累積曲線を明度変換曲線と
して、矩形領域内の画素の明度値を新たな明度値に変換
することにより、コントラストの強調を抑えた画像補正
を行うことができる。

【０００８】以下、図１３乃至図１６を参照して、上記
したクリッピングしたヒストグラムの値を累積した累積
曲線を明度変換曲線として画素の明度変換を行う方法に
ついて説明する。なお、この変換処理は、画像処理装置
の制御装置を構成するＣＰＵにより実行されるものであ
る。

【０００９】図１３は原稿画像を読み取り、画像メモリ
に格納された原画像Ａを複数の矩形領域Ｓ1 〜Ｓn に分
割する様子を説明する図である。ここでは、分割された
領域Ｓm についての処理を説明する。領域Ｓm の全画素
についてその明度別の画素数を計数してヒストグラムを
作成する。図１４はこのヒストグラムで、縦軸は画素の
個数を示し、横軸は画素の明度を示している。図１４に
おいて、線ＣＬ1 及びＣＬ2 はクリッピングレベルを示
す線である。

【００１０】図１５は、図１４に示すヒストグラムをク
リッピングレベルＣＬ1 でクリッピングしたヒストグラ
ムを示すもので、クリッピングレベル以上の画素は、横
軸に沿つて全明度に亘り均等に分布させる。全明度値に
亘り画素が分布しているのは、クリッピングレベル以上
の明度の画素を全明度に亘り均等に分布させた結果であ
る。

【００１１】このヒストグラムの画素数を明度の順に累
積すると、累積曲線は図１６のようになり、この累積曲
線を明度変換曲線とする。

【００１２】即ち、図１６の明度変換曲線において、横
軸は入力画素の明度レベルを、縦軸は出力画素の明度レ
ベルを表すものである。原画像の画素の明度（入力画素
明度）に対応する出力画素明度を明度変換曲線に従つて
求め、原画像の画素の明度を新たな画素の明度に変換
し、この変換を矩形領域Ｓm の全画素について行う。

【００１３】以上の処理において、クリッピングレベル
はヒストグラムから求められる明度幅（明度の最高値と
最低値との差）により決定されるもので、明度幅が狭
い、即ちコントラストが低いときはクリッピングレベル
を高く設定し、明度幅が広い、即ちコントラストが高い
ときはクリッピングレベルを低く設定する。

【００１４】図１７は、クリッピングレベルを低く設定
し、クリッピングレベルＣＬ2 （ＣＬ2 ＜ＣＬ1 ) でク
リッピングしたヒストグラムを示すもので、全明度値に
亘り画素が分布しているのは、先と同じくクリッピング
レベル以上の明度の画素を全明度値に均等に分布させた
結果である。

【００１５】図１８は図１７に示すヒストグラムを矩形
領域Ｓm について作成し、それらのヒストグラムの値を
累積した累積曲線、即ち明度変換曲線である。図１６に
示す高いクリッピングレベルの場合の明度変換曲線と比
較すると、傾斜が緩くなり、この明度変換曲線を使用し
て原画像の画素の明度変換を行うときは、コントラスト
の強調が弱くなることがわかる。

【００１６】図１９は上記処理を説明するフロ−チヤ−
トで、まず、原画像をｎ個の矩形領域Ｓ1 〜Ｓn に分割
する（ステツプＰ１０１）。次に、カウンタに１をセツ
トし（ステツプＰ１０２）、第１の矩形領域デ−タを読
み出し（ステツプＰ１０３）、明度別の画素数を計数し
てヒストグラムを作成し、明度幅を求める（ステツプＰ
１０４）。明度幅からクリッピングレベルを求め（ステ
ツプＰ１０５）、ヒストグラムをクリッピングする（ス
テツプＰ１０６）。ヒストグラムを画素明度別に累積し
て累積曲線を求め（ステツプＰ１０７）、その矩形領域
に対する明度変換曲線とする。

【００１７】カウンタに１を加算し（ステツプＰ１０
８）、分割した画像領域の全ての処理の終了を判定する
（ステツプＰ１０９）。処理終了でなければステツプＰ
１０３に戻り、次の分割領域の処理を行う。処理終了の
場合は、各矩形領域毎の明度変換曲線に基づき各矩形領
域毎に各画素の明度（入力明度）から変換後の明度（出
力明度）を求め、原画像の全画素について明度変換を行
う（ステツプＰ１１０）。

【００１８】以上の処理により、原画像の中の全画素の
明度値を新たな明度値に変換すると、過度のコントラス
トの強調を抑えた画像補正を行うことができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たヒストグラムを適当なクリップ値でクリッピングした
ヒストグラムの累積曲線を明度変換曲線として明度変換
を行い、画像のコントラストを補正すると、ハイコント
ラストの画像、逆光の画像、部分的に画像明度が低い
（明度アンダ−）画像や、部分的に画像明度が高い（明
度オ−バ−）画像などでは、画像の中で明るい領域や暗
い領域ではコントラストが強調されすぎる反面、明るさ
の改善が十分になされないことが確かめられた。例え
ば、逆光で撮影された顔が暗く写つた人物像を補正する
と、顔の部分は余り明るくならないが、コントラストが
強調されすぎて不自然な画像となつてしまう。

【００２０】この発明の目的は、上記課題を解決した画
像のコントラスト及び明るさを自動的に補正できる画像
処理装置の画像補正装置、画像補正方法、及び画像補正
プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明は、画像情報入力手段
と、入力された画像情報を格納する画像メモリと、画像
メモリ上に形成された原画像を複数の画像領域に分割す
る画像領域分割手段と、分割された画像領域毎に、その
領域に含まれる画素の明度別の頻度分布を示すヒストグ
ラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記分割され
た画像領域の平均明度を演算する明度演算手段と、原画
像に記録された画像シ−ンに関する情報と、前記演算さ
れた平均明度に関する情報に基づいて、前記ヒストグラ
ムを明度変換情報に変換する明度変換情報変換手段と、
前記明度変換情報に基づいて画像を形成する画素の明度
を補正する画素明度変換手段とを備えたことを特徴とす
る画像処理装置のための画像補正装置である。

【００２２】そして、前記画像シ−ンに関する情報は、
ノ−マルシ−ン、ハイコントラストシ−ン、逆光シ−
ン、画像の一部の明度が基準明度よりも明るい局所オ−
バ−シ−ン、及び画像の一部の明度が基準明度よりも暗
い局所アンダ−シ−ンを示す情報である。

【００２３】また、前記画像シ−ンに関する情報は、ヒ
ストグラムの形状を示す情報から判定することができ
る。

【００２４】前記明度変換情報変換手段は、画像シ−ン
に関する情報と演算された平均明度に関する情報に基づ
いて決定されたクリッピングレベルにより前記ヒストグ
ラムをクリッピングして明度変換情報に変換する。

【００２５】前記画素明度変換手段は、画像シ−ンに関
する情報と演算された平均明度に関する情報に基づいて
画像を形成する画素の明度を補正する振替量を調整す
る。

【００２６】請求項６の発明は、画像情報を入力するス
テツプと、入力された画像情報を画像メモリに格納する
ステツプと、画像メモリ上に形成された原画像を複数の
画像領域に分割するステツプと、分割された画像領域毎
に、その領域に含まれる画素の明度別の頻度分布を示す
ヒストグラムを作成するステツプと、前記分割された画
像領域の平均明度を演算するステツプと、原画像に記録
された画像シ−ンに関する情報と、演算された平均明度
に関する情報に基づいて、作成されたヒストグラムを明
度変換情報に変換するステツプと、前記明度変換情報に
基づいて、画像を形成する画素の明度を補正するステツ
プとを含むことを特徴とする画像補正方法である。

【００２７】そして、前記画像シ−ンに関する情報は、
ノ−マルシ−ン、ハイコントラストシ−ン、逆光シ−
ン、画像の一部の明度が基準明度よりも明るい局所オ−
バ−シ−ン、及び画像の一部の明度が基準明度よりも暗
い局所アンダ−シ−ンを示す情報である。

【００２８】また、前記画像シ−ンに関する情報は、ヒ
ストグラムの形状を示す情報から判定することができ
る。

【００２９】請求項９の発明は、画像情報を入力するス
テツプと、入力された画像情報を画像メモリに格納する
ステツプと、画像メモリ上に形成された原画像を複数の
画像領域に分割するステツプと、分割された画像領域毎
に、その領域に含まれる画素の明度別の頻度分布を示す
ヒストグラムを作成するステツプと、前記分割された画
像領域の平均明度を演算するステツプと、原画像に記録
された画像シ−ンに関する情報と演算された平均明度に
関する情報に基づいて作成されたヒストグラムを明度変
換情報に変換するステツプと、前記明度変換情報に基づ
いて、画像を形成する画素の明度を補正するステツプと
を含む画像補正方法をコンピユ−タに実行させるための
プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体であ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。

【００３１】［処理の概略］まず、この発明の実施の形
態の特徴部分である、原画像のコントラストと明度（明
るさ）との両方を補正し、コントラストの強調を抑えな
がら明度を改善することができるアルゴリズムについて
説明する。このアルゴリズムは、画像の編集処理を行う
画像処理装置に組み込まれるもので、画像処理装置のＣ
ＰＵにおいて実行されるものである。

【００３２】原画像のコントラストの補正は、まず、原
画像を複数の領域に分割し、分割したそれぞれの領域に
ついて、その領域の画素について明度別の頻度分布を示
す明度ヒストグラムを作成し、この明度ヒストグラムを
クリッピングするレベル（クリッピングレベル）を、画
像のシ−ン、平均明度、分散、最頻色相値に基づいて計
算する。

【００３３】そして、計算されたクリッピングレベル
を、その画像領域が肌色領域か、べた領域であるか否
か、画像シ−ンがノ−マルシ−ンか、逆光やハイコント
ラストシ−ンか、画像の一部が明度オ−バ−（局所オ−
バ−）或いは画像の一部が明度アンダ−（局所アンダ
−）であるか否かなどの画像状況に応じて予め設定され
た、この発明による所定の規則により補正する。

【００３４】原画像の明度（明るさ）の補正は、逆光や
ハイコントラストシ−ンにおいて、平均明度が「極端に
暗い」、「暗い」、「極端に明るい」、或いは「明る
い」と判定された場合に明度レベルを補正するものであ
り、シ−ン別に補正することで真に明度の変更が必要な
領域のみを補正することができる。なお、「極端に暗
い」、「暗い」、「極端に明るい」、或いは「明るい」
などの判定は、それぞれに対応して予め設定されている
閾値との比較により判定される。

【００３５】上記したとおり、明度ヒストグラムを画像
のシ−ン、平均明度、分散、最頻色相値に基づいて計算
されたクリッピングレベルでクリッピングし、更に、ク
リッピングした明度ヒストグラムを、原画像のシ−ンと
平均明度に基づいて決定される振替量により明度レベル
の振替えを行つて補正し、このクリッピングされ、補正
された明度ヒストグラムを累積した累積曲線を作成す
る。そして、この累積曲線を明度変換曲線（画素の明度
を補正する明度変換情報）として、原画像の画素の明度
を新たな明度に変換することにより、画像のコントラス
トの補正が実行されるのである。

【００３６】［クリッピングレベルの補正］以下、ま
ず、この発明による明度ヒストグラムクリッピングレベ
ルの補正について説明する。

【００３７】図１は、クリッピングレベルの補正規則を
説明する図表である。

【００３８】まず、画像領域が「肌色領域」か「べた領
域」か、或いはそれ以外の領域であるかにより、コント
ラストの補正処理を調整する。

【００３９】画像領域が「肌色領域」か否かは、その領
域の最頻色相値（その領域に最も多く含まれる色相）か
ら判定することができる。「肌色領域」であると判定さ
れたときは、肌色部分、特に顔のコントラストを抑える
ように処理する。顔の部分のコントラストは強調され過
ぎると画質が低下し、見苦しくなる。

【００４０】画像領域が「べた領域」か否かは、その領
域の画素の明度別の頻度分布の分散値から判定すること
ができる。「べた領域」であると判定されたときは、原
画像のコントラストを変更しないように処理する。べた
領域のコントラストは強調されると、明るさの変化が付
きすぎて斑になつてしまう。「肌色領域」、「べた領
域」以外の領域では、通常のコントラストの強調を行
う。

【００４１】さらに、シ−ン情報と明度情報を利用する
ことにより、後述する明度の補正が必要な領域では、ク
リッピングレベルの補正を行なわず、コントラストを低
下させないようにしてもよい。

【００４２】画像シ−ンが「ノ−マル」、且つ分散が
「小さい」ときは「べた領域」であると判定し、クリッ
ピングレベルを零（０）として、コントラストの補正を
行なわない。また、シ−ンが「ノ−マル」、且つ最頻色
相値が「赤から黄」のときは「肌色領域」と判定し、算
出されたクリッピングレベルを下げる補正を行う。

【００４３】画像シ−ンが「逆光又はハイコントラス
ト」、平均明度が「普通」で、且つ分散が「小さい」と
きは「べた領域」であると判定し、クリッピングレベル
を零（０）としてコントラストの補正を行なわない。ま
た、シ−ンが「逆光又はハイコントラスト」、平均明度
が「普通」で、且つ最頻色相値が「赤から黄」の場合は
「肌色領域」であると判定し、算出されたクリッピング
レベルを下げる補正を行う。

【００４４】画像シ−ンが「局所で明度オ−バ−」、平
均明度が「極端に明るい又は明るい」以外で、且つ分散
が「小さい」ときは「べた領域」であると判定し、クリ
ッピングレベルを零（０）としてコントラストの補正を
行わない。また、シ−ンが「局所で明度オ−バ−」、平
均明度が「極端に明るい又は明るい」以外で、且つ最頻
色相値が「赤から黄」の場合は「肌色領域」であると判
定し、算出されたクリッピングレベルを下げる補正を行
う。

【００４５】画像シ−ンが「局所で明度アンダ−」、平
均明度が「極端に暗い又は暗い」以外で、且つ分散が
「小さい」ときは「べた領域」と判定し、クリッピング
レベルを零（０）として算出されたコントラストの補正
を行わない。また、シ−ンが「局所で明度アンダ−」、
平均明度が「極端に暗い又は暗い」以外で、且つ最頻色
相値が「赤から黄」の場合は「肌色領域」であると判定
し、算出されたクリッピングレベルを下げる補正を行
う。

【００４６】なお、平均明度が「普通」とは「極端に明
るい又は明るい」及び「極端に暗い又は暗い」以外の場
合を指す。

【００４７】図１に示すクリッピングレベル決定規則に
掲載されている条件以外の場合は、算出されたクリッピ
ングレベルの補正をしない。

【００４８】［明度の補正］次に、原画像の明度の補正
について説明する。画像明度の補正はシ−ン別に補正す
るもので、原画像の明度レベルを新たな明度レベルに振
替える。図２は、明度レベルの振替量を説明する図表で
ある。

【００４９】シ−ンが「ノ−マル」と判定された領域
は、画像の明度を補正する必要がないので、振替量を零
（０）に設定する。

【００５０】シ−ンが「逆光又はハイコントラスト」と
判定された領域では、その領域の平均明度が「極端に暗
い」又は「暗い」と判定されたときは、明度レベルの振
替量をプラスに設定する。「極端に暗い」と判定された
領域は、振替量を多めに設定してより明度の変化を大き
くする。「暗い」と判定された領域は、明度の変更が過
大にならないように振替量を少なめに設定する。

【００５１】同様に、その領域の平均明度が「極端に明
るい」又は「明るい」と判定されたときは、明度レベル
の振替量をプラスに設定する。「極端に明るい」と判定
された領域は、振替量を多めに設定してより明度の変化
を大きくする。「明るい」と判定された領域は、明度の
変更が過大にならないように振替量を少なめに設定す
る。

【００５２】シ−ンが「局所で明度オ−バ−」と判定さ
れた領域では、その領域の局所の明度が「極端に明る
い」と判定されたときは、明度レベルの振替量を多めに
設定して、より明度の変化を大きくする。「明るい」と
判定された領域は、明度の変更が過大にならないように
振替量を少なめに設定し、それ以外の領域は明度を変更
しないものとし、振替量を零（０）に設定する。

【００５３】同様に、シ−ンが「局所で明度アンダ−」
と判定された領域では、その領域の局所の明度が「極端
に暗い」と判定されたときは、明度レベルの振替量を多
めに設定し、「暗い」と判定されたときは、明度の変更
が過大にならないように振替量を少なめに設定し、それ
以外の領域は明度を変更しないものとし、振替量を零
（０）に設定する。

【００５４】以上説明した通り、画像領域の明度が、
「極端に明るい」或いは「極端に暗い」と判定されたと
きは明度レベルの振替量を多く設定しているが、これは
その領域の明度を大きく変化させることがコントラスト
の改善に望ましいからであり、これにより明度変換曲線
の明るい部分や暗い部分の明度変化、即ち、明るさの変
化を大きくすることができる。

【００５５】次に、上記した明度レベルの振替えによ
り、画像の明るさが調整される様子を図３乃至図７を参
照して説明する。

【００５６】図３は、原画像を複数の矩形領域に分割
し、分割した領域の画素について明度別の頻度分布を計
算して作成した明度ヒストグラムの一例であつて、横軸
は画素の明度、縦軸は画素数を表す。また、図３におい
て、線ＣＬは先に説明した方法で決定されたクリッピン
グレベルを示す。

【００５７】図４は、図３に示す明度ヒストグラムを、
クリッピングレベルＣＬでクリッピングして得られた明
度ヒストグラムであつて、横軸は画素の明度、縦軸は画
素数を表す。また、図５は、図４に示す明度ヒストグラ
ムの累積値（明度別の画素数の累積値）である明度変換
曲線で、横軸は入力画素の明度レベル、縦軸は出力画素
の明度レベルを表す。この変換曲線は、原画像の画素
（入力画素の明度）を出力画素の明度に変換するパラメ
−タを提供する。

【００５８】図６は、図４に示す明度ヒストグラムの基
礎となつた原画像の画素の明度レベルを、先に説明した
新たな明度レベルに振替えて新たな明度レベルの画素に
ついて明度別の頻度分布を計算して作成した明度ヒスト
グラムであつて、横軸は画素の明度、縦軸は画素数を表
す。また、図７は、図６に示す明度ヒストグラムの累積
値（明度別の画素数の累積値）である明度変換曲線で、
横軸は入力画素の明度レベル、縦軸は出力画素の明度レ
ベルを表す。この変換曲線は、原画像の画素（入力画素
の明度）を出力画素の明度に変換するパラメ−タを提供
する。

【００５９】図７に示す明度レベル振替え後の明度変換
曲線を、図５に示す明度レベル振替え前の明度変換曲線
と対比すると、明度レベル振替え後の明度変換曲線は、
画像領域全体のコントラストは変らないが、出力画素の
明度レベル、即ち画像の明るさが全体的に上方向に移動
し、明度変換曲線は上側に凸のカ−ブを描き、ピ−ク附
近が特に明るくなつている。また、振替量が増えると、
より上側に凸のカ−ブになり、明るさの変化がより大き
くなることがわかる。

【００６０】［画像処理装置の構成及び画像の処理］図
８は、画像処理装置の回路構成を説明するブロツク図の
一例で、画像処理装置１０は画像の補正処理を実行する
ＣＰＵ２１、ＣＰＵ２１の入出力ポ−トに接続された原
稿画像を読み取り画像デ−タ信号に変換するイメ−ジリ
−ダなどの画像読取装置２２、補正前の画像デ−タ信号
や補正処理された画像デ−タ信号を記録する記録媒体を
駆動する画像記録装置２３、画像読取装置２２で読取ら
れた画像デ−タや、補正前の画像デ−タ、補正処理され
た画像デ−タなどを格納する画像メモリ２４、及び、画
像の補正処理を行うソフトウエアや画像の補正処理で発
生するヒストグラム、明度変換曲線、その他のデ−タ等
を一時格納するメモリ２５、デイスプレイ２６、キ−ボ
−ド２７等から構成される。

【００６１】なお、ここでは、原稿画像をイメ−ジリ−
ダで読み取り、得られた画像デ−タを記録媒体に記録す
るものとして構成を説明するが、画像デ−タは、このほ
か、例えばデジタルカメラで撮影され、既に記録媒体に
記録されている画像デ−タや、インタ−ネットなどから
ダウンロ−ドされた画像デ−タ、他の画像処理装置から
通信回線を介して伝送された画像デ−タなどであつても
よいことは言うまでもなく、これ等の画像デ−タが記録
媒体に記録されているときは、記録媒体から画像デ−タ
を読み出して、以下説明する処理を行うことができる。

【００６２】図９は、ＣＰＵ２１で実行される画像補正
処理ソフトウエアの構成の概略を説明する図である。画
像補正処理ソフトウエアは、画像処理全般を制御するメ
インル−チン３１と、メインル−チンに結合されたサブ
ル−チンから構成される。サブル−チンには、画像読取
装置２２や画像記録装置２３を駆動して画像デ−タの入
出力を行う画像フアイル入出力ル−チン３２、処理画像
の状態などを表示する画像表示ル−チン３３、画像の補
正操作ＧＵＩル−チン３４、ＧＵＩ処理ル−チン／エラ
−処理ル−チン３５、解像度変更ル−チン３６、及び画
像補正ル−チン３７等から構成される。

【００６３】画像補正ル−チン以外は公知のものである
から説明を省略し、以下、本願発明の特徴部分である画
像補正ル−チンについて説明する。

【００６４】図１０は、原画像のコントラストと明度と
を補正する画像補正ル−チンにおける画像補正処理を説
明するフロ−チヤ−トである。

【００６５】まず、処理すべき原画像をイメ−ジリ−ダ
などの画像読取装置２２で読み取つて得られた画像デ−
タ、又は画像記録装置２３から記録媒体に記録された画
像デ−タを読み取り、画像メモリ２４に格納する（ステ
ツプＰ１）。画像メモリ２４に格納された画像を読み出
して、画像を構成する画素の明度別の頻度分布を示す明
度ヒストグラムを作成し（ステツプＰ２）、明度ヒスト
グラムの形状から原画像の状態、即ちハイコントラスト
画像か、画像が局所的に明度オ−バ−か、明度アンダ−
か等を判定し、これ等の原画像の状態を示す情報をメモ
リ２５に格納する（ステツプＰ３）。ここで作成する明
度ヒストグラムは、画像全体の状態を判断するためのも
ので、画像領域全体の画素の明度別の頻度分布を示すヒ
ストグラムである。

【００６６】次に、原画像を複数のグル−プにグル−プ
分けされた明度で領域分割する（ステツプＰ４）。例え
ば特に明るい画像領域を明度ａの領域、中程度の明るさ
の画像領域を明度ｂの領域、暗い画像領域を明度ｃの領
域とするなどして領域分割する。

【００６７】さらに、原画像を複数のグル−プにグル−
プ分けされた色相で領域分割する（ステツプＰ５）。例
えば、主として赤が強い画像領域を色相Ｒの領域、主と
して黄が強い画像領域を色相Ｙの領域、主として緑が強
い画像領域を色相Ｇの領域などとして領域分割する。

【００６８】さらに、明度による領域分割情報と色相に
よる領域分割情報から、黒く潰れた画像領域のエツジを
求め、その周辺の画素とエツジの明度差から、その画像
が逆光で撮影されたシ−ンを判定し、逆光シ−ンの場合
は逆光シ−ンであることを示す情報をメモリ２５に格納
する（ステツプＰ６）。

【００６９】次に、原画像を複数のｎ個の一定サイズの
矩形領域に分割し（ステツプＰ７）、カウンタに１を設
定し（ステツプＰ８）、第ｎ番目（最初はｎ＝１）の領
域について画素の明度別の頻度分布を示す明度ヒストグ
ラムを作成し、明度ヒストグラムの累積値（明度別の画
素数の累積値）である明度変換曲線を作成する（ステツ
プＰ９）。その詳細は後で説明する。

【００７０】カウンタの内容ｎに１を加算し（ステツプ
Ｐ１０）、分割したｎ個の全ての矩形領域について明度
変換曲線の作成が終了したか否かを判定し（ステツプＰ
１１）、終了していない場合はステツプＰ９に戻り、前
記処理を繰り返す。ステツプＰ１１の判定で、分割した
全矩形領域について明度変換曲線が得られたときは、分
割した各矩形領域について、その領域の画素の明度を明
度変換曲線に基づいて新たな明度に変換し（ステツプＰ
１２）、処理を終了する。

【００７１】分割した矩形領域が隣接する部分では、隣
接する矩形領域の明度変換曲線に基づいて、矩形領域の
隣接部分の画素明度が連続して変化するように線形補間
するなどの処理を行うとよい。また、分割した矩形領域
が画像の端部にあり、端部の矩形領域の大きさが他の矩
形領域の大きさより小さいような場合には、端部の画素
の明度値が連続しているものとして補間処理を行うとよ
い。

【００７２】次に、上記した画像補正処理を説明する図
１０のフロ−チヤ−トにおいて、ステツプＰ９として説
明した明度変換曲線の作成処理の詳細を、図１１のフロ
−チヤ−トを参照して説明する。

【００７３】まず、分割した各矩形領域について、明度
ヒストグラムと、平均明度、分散、及び最頻色相値を求
める（ステツプＰ２１）。平均明度は、微小領域の明度
変化の影響を抑えるため、矩形領域に含まれる明度で領
域分割された各領域の明度グル−プ値の平均値とする。
但し、明度グル−プ値が極端に大きい領域、或いは明度
グル−プ値が極端に小さい領域が或る程度含まれる場合
には、明るさを補正する補正領域の脱落を防止するた
め、その領域の明度グル−プ値を採用する。

【００７４】分散は、明度ヒストグラムを統計解析して
得られる分散値である。最頻色相値は、その領域に最も
多く含まれる色相値とする。具体的には、色相を所定幅
毎にグル−プ分けし、各画素の色相がどのグル−プに属
するかを判定してグル−プ毎にカウントし、そのカウン
ト値が最も大きいグル−プの値とする。

【００７５】次に、画像のシ−ン（光景）、平均明度、
分散、及び最頻色相値から先に説明した図１に示すクリ
ッピングレベル補正表に基づいてクリッピングレベルを
補正する（ステツプＰ２２）。即ち、シ−ンが「ノ−マ
ル」、「逆光又はハイコントラスト」、「局所で明度オ
−バ−」、「局所で明度アンダ−」に応じて、クリッピ
ングレベルを補正する。図１に示すクリッピングレベル
補正表による補正において、クリッピングレベルを零
（０）にして補正しない場合、及び図１に示すクリッピ
ングレベル決定表に掲載されている条件以外の場合は、
算出されたクリッピングレベルの補正をしないように処
理する。

【００７６】補正されたクリッピングレベルで、先に作
成した明度ヒストグラムをクリッピングし、クリッピン
グレベルを越える画素を全明度値に均等に割り当てる
（ステツプＰ２３）。ここで、クリッピングレベルを越
える画素を全明度値に均等に割り当てる処理は図１５で
説明した従来の処理と同様である。

【００７７】クリッピングレベルが零（０）か否かを判
定し（ステツプＰ２４）、クリッピングレベルが零
（０）の場合は、以降の処理を行わず、メインル−チン
に戻る。また、クリッピングレベルが零（０）でない場
合は、画像のシ−ンと平均明度から明度レベルの振替量
を求める（ステツプＰ２５）。

【００７８】更に、先に作成した明度ヒストグラムの明
度レベルを、図２に示す明度レベルの振替量で振替えて
新たな明度レベルの明度ヒストグラムに変換する（ステ
ツプＰ２６）。これについては、後で詳細に説明する。
明度ヒストグラムの累積曲線を作成、明度変換曲線を得
（ステツプＰ２７）、メインル−チンに戻る。

【００７９】次に、上記した明度変換曲線の作成処理を
説明する図１１のフロ−チヤ−トにおいて、ステツプＰ
２６として説明した明度ヒストグラムの明度レベルの振
替え処理の詳細を、図１２のフロ−チヤ−トを参照して
説明する。

【００８０】まず、明度レベルの振替量が零（０）か否
かを判定し（ステツプＰ３１）、振替量が零（０）の場
合は、明度レベルの振替え処理を行わず、メインル−チ
ンに戻る。明度レベルの振替量が零（０）でない場合
は、平均明度が暗いか否かを判定する（ステツプＰ３
２）。

【００８１】ステツプＰ３２の判定で平均明度が暗い場
合は、平均明度よりも明度値の高い頻度については、そ
の明度値の高い頻度から振替量を差し引いた値をその明
度の頻度として振替える（ステツプＰ３３）。また、平
均明度よりも低い明度については、その明度値の低い頻
度から振替量を加えた値をその明度の頻度として振替え
る（ステツプＰ３４）。

【００８２】ステツプＰ３２の判定で平均明度が明るい
場合は、平均明度よりも明度値の低い頻度については、
その明度値の低い頻度から振替量を差し引いた値をその
明度の頻度として振り替える（ステツプＰ３５）。ま
た、平均明度よりも高い明度については、その明度値の
高い頻度から振替量を加えた値をその明度の頻度として
振り替える（ステツプＰ３６）。

【００８３】なお、上記した画像処理装置は、独立した
コンピユ−タとして構成することもでき、また、電子写
真方式の複写機やプリンタなどに組み込むこともできる
ものである。さらに、上記した画像の補正処理を行うソ
フトウエアは、複写機やプリンタなどに予め組み込むほ
か、機械読取り可能な記録媒体に記録しておき、必要に
応じて任意の画像処理コンピユ−タにロ−ドして使用す
ることもできる。

【００８４】以上説明した実施の形態では、原画像を複
数の矩形の領域に分割し、それぞれの領域について明度
変換曲線を作成している。しかし、これに代えて、原画
像を明度が略同じ領域毎に領域分割し、それぞれの領域
について上記と同様の方法で明度変換曲線を作成するこ
ともできる。この場合は、それぞれの領域の明度グル−
プ値を平均明度として利用する。明度が略同じ領域に対
してコントラストの補正を行うことになるから、ヒスト
グラムのピ−ク位置と平均明度とは略一致し、補正の精
度を高めることができる。

【００８５】また、ヒストグラムのピ−クが２、又はそ
れ以上あるような場合は、ピ−ク位置と平均明度とは一
致しないので、分割する矩形領域のサイズを変えてピ−
ク位置と平均明度とを略一致させるようにするとよい。
コントラストの補正の精度を高めることができる。この
ためには、矩形領域のサイズは一定とせず、状況に応じ
て可変とするようにするとよい。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１の発明に
係る画像処理装置のための画像補正装置によれば、処理
すべき原画像を複数の矩形領域に分割し、それぞれの矩
形領域の画像シ−ンの情報と平均明度に関する情報を
得、これ等の情報に基づいて画素の明度を補正するもの
であるから、極端に明るい領域や極端に暗い領域がある
画像、或いはその両方が含まれる画像であつても、適切
なコントラストと明度の画像に変換することができる。

【００８７】また、請求項６の発明に係る画像補正方法
によれば、上記と同じく、処理すべき原画像を複数の矩
形領域に分割し、それぞれの矩形領域の画像シ−ンの情
報と平均明度に関する情報を得、これ等の情報に基づい
て画素の明度を補正するものであるから、極端に明るい
領域や極端に暗い領域がある画像、或いはその両方が含
まれる画像であつても、適切なコントラストと明度の画
像に変換することができる。

【００８８】さらに、請求項９の発明に係る画像補正方
法をコンピユ−タに実行させるためのプログラムを記録
した機械読取り可能な記録媒体によれば、この記録媒体
を任意の画像処理用のコンピユ−タに装填してプログラ
ムを実行するときは、上記と同じく、処理すべき原画像
を複数の矩形領域に分割し、それぞれの矩形領域の画像
シ−ンの情報と平均明度に関する情報を得、これ等の情
報に基づいて画素の明度を補正するから、極端に明るい
領域や極端に暗い領域がある画像、或いはその両方が含
まれる画像であつても、適切なコントラストと明度の画
像に変換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】明度ヒストグラムクリッピングレベルの決定規
則を説明する図表。

【図２】明度レベルの振替量を説明する図表。

【図３】分割した画像領域の画素の明度別の頻度分布を
示す明度ヒストグラムを説明する図。

【図４】図３に示す明度ヒストグラムを、クリッピング
レベルＣＬでクリッピングして得られた明度ヒストグラ
ムを説明する図。

【図５】図４に示す明度ヒストグラムの累積値である明
度変換曲線を説明する図。

【図６】図４に示す明度ヒストグラムの基礎となつた原
画像の画素の明度レベルを新明度レベルに振替えた明度
別の頻度分布を示す明度ヒストグラムを説明する図。

【図７】図６に示す明度ヒストグラムの累積値である明
度変換曲線を説明する図。

【図８】画像処理装置の回路構成を説明するブロツク
図。

【図９】画像補正処理ソフトウエアの構成の概略を説明
する図。

【図１０】原画像のコントラストと明るさ（明度）とを
補正する画像補正ル−チンを説明するフロ−チヤ−ト。

【図１１】明度変換曲線の作成処理の詳細を説明するフ
ロ−チヤ−ト。

【図１２】明度レベルの振替え処理の詳細を説明するフ
ロ−チヤ−ト。

【図１３】原画像を複数の矩形領域に分割する様子を説
明する図。

【図１４】従来のコントラスト補正処理における画素の
明度別の頻度分布を示す明度ヒストグラムを説明する
図。

【図１５】従来のコントラスト補正処理においてクリッ
ピングレベルＣＬ1 でクリッピングしたヒストグラムを
説明する図。

【図１６】従来のコントラスト補正処理におけるヒスト
グラムの累積値である明度変換曲線を説明する図。

【図１７】従来のコントラスト補正処理において低いク
リッピングレベルＣＬ2 でクリッピングしたヒストグラ
ムを説明する図。

【図１８】従来のコントラスト補正処理において低いク
リッピングレベルＣＬ2 でクリッピングしたヒストグラ
ムの累積値である明度変換曲線を説明する図。

【図１９】従来のコントラスト補正処理を説明するフロ
−チヤ−ト。

【符号の説明】

２１ ＣＰＵ ２２ 画像読取装置 ２３ 画像記録装置 ２４ 画像メモリ ２５ メモリ ２６ デイスプレイ ２７ キ−ボ−ド

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC02 CE11 CH01 DB02 DB06 DB09 DC19 DC25 5C077 LL19 MP08 NN02 NP01 PP15 PP35 PQ19

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報入力手段と、 入力された画像情報を格納する画像メモリと、 画像メモリ上に形成された原画像を複数の画像領域に分
   割する画像領域分割手段と、 分割された画像領域毎に、その領域に含まれる画素の明
   度別の頻度分布を示すヒストグラムを作成するヒストグ
   ラム作成手段と、 前記分割された画像領域の平均明度を演算する明度演算
   手段と、 原画像に記録された画像シ−ンに関する情報と、前記演
   算された平均明度に関する情報に基づいて、前記ヒスト
   グラムを明度変換情報に変換する明度変換情報変換手段
   と、 前記明度変換情報に基づいて画像を形成する画素の明度
   を補正する画素明度変換手段とを備えたことを特徴とす
   る画像処理装置のための画像補正装置。
2. 【請求項２】 前記画像シ−ンに関する情報は、ノ−マ
   ルシ−ン、ハイコントラストシ−ン、逆光シ−ン、画像
   の一部の明度が基準明度よりも明るい局所オ−バ−シ−
   ン、及び画像の一部の明度が基準明度よりも暗い局所ア
   ンダ−シ−ンを示す情報であることを特徴とする請求項
   １に記載の画像処理装置のための画像補正装置。
3. 【請求項３】 前記画像シ−ンに関する情報は、ヒスト
   グラムの形状を示す情報から判定することを特徴とする
   請求項２に記載の画像処理装置のための画像補正装置。
4. 【請求項４】 前記明度変換情報変換手段は、画像シ−
   ンに関する情報と演算された平均明度に関する情報に基
   づいて決定されたクリッピングレベルにより前記ヒスト
   グラムをクリッピングして明度変換情報に変換すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置のための画
   像補正装置。
5. 【請求項５】 前記画素明度変換手段は、画像シ−ンに
   関する情報と演算された平均明度に関する情報に基づい
   て、画像を形成する画素の明度を補正する振替量を調整
   することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置の
   ための画像補正装置。
6. 【請求項６】 画像情報を入力するステツプと、 入力された画像情報を画像メモリに格納するステツプ
   と、 画像メモリ上に形成された原画像を複数の画像領域に分
   割するステツプと、 分割された画像領域毎に、その領域に含まれる画素の明
   度別の頻度分布を示すヒストグラムを作成するステツプ
   と、 前記分割された画像領域の平均明度を演算するステツプ
   と、 原画像に記録された画像シ−ンに関する情報と、演算さ
   れた平均明度に関する情報に基づいて、作成されたヒス
   トグラムを明度変換情報に変換するステツプと、 前記明度変換情報に基づいて、画像を形成する画素の明
   度を補正するステツプとを含むことを特徴とする画像補
   正方法。
7. 【請求項７】 前記画像シ−ンに関する情報は、ノ−マ
   ルシ−ン、ハイコントラストシ−ン、逆光シ−ン、画像
   の一部の明度が基準明度よりも明るい局所オ−バ−シ−
   ン、及び画像の一部の明度が基準明度よりも暗い局所ア
   ンダ−シ−ンを示す情報であることを特徴とする請求項
   ６に記載の画像補正方法。
8. 【請求項８】 前記画像シ−ンに関する情報は、ヒスト
   グラムの形状を示す情報から判定されることを特徴とす
   る請求項７に記載の画像補正方法。
9. 【請求項９】 画像情報を入力するステツプと、 入力された画像情報を画像メモリに格納するステツプ
   と、 画像メモリ上に形成された原画像を複数の画像領域に分
   割するステツプと、 分割された画像領域毎に、その領域に含まれる画素の明
   度別の頻度分布を示すヒストグラムを作成するステツプ
   と、 前記分割された画像領域の平均明度を演算するステツプ
   と、 原画像に記録された画像シ−ンに関する情報と演算され
   た平均明度に関する情報に基づいて作成されたヒストグ
   ラムを明度変換情報に変換するステツプと、 前記明度変換情報に基づいて、画像を形成する画素の明
   度を補正するステツプとを含む画像補正方法をコンピユ
   −タに実行させるためのプログラムを記録した機械読取
   り可能な記録媒体。