JP2001136438A - 画像処理装置および画像処理方法ならびに画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力された画像からシェーディングの影響を
除去すること。 【解決手段】 画像処理装置は、ＣＣＤにより画像デー
タを入力し（ステップＳ１１）、入力された画像データ
の少なくとも一部の部分領域における輝度変化量を求め
（ステップＳ１３およびステップＳ１４）、部分領域に
おける輝度変化量と部分領域の画像中の位置とに基づき
入力された画像データ全体の輝度変化量を表わすシェー
ディング画像を作成し（ステップＳ１８）、作成された
シェーディング画像に基づき画像データを補正する（ス
テップＳ１９）。前記部分領域における輝度変化量は、
所定の値より小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像処理装置およ
び画像処理方法ならびに画像処理プログラムを記録した
コンピュータ読取可能な記録媒体に関し、特に入力され
た画像にシェーディング補正を行なう画像処理装置およ
び画像処理方法ならびに画像処理プログラムを記録した
コンピュータ読取可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルカメラやデジタルビデオカメラ
等で撮影した画像、特に紙などの印刷物を撮影した画像
は、シェーディングが生じる場合が多い。シェーディン
グとは、撮像した画像に見られる輝度の場所的なむらで
あって、被写体に対する照明むらや影、または撮像素子
のばらつき等が原因で生じる現象をいう。

【０００３】デジタルカメラ等で撮像された画像がシェ
ーディングの影響を受けている場合には、撮像された画
像の画質が低下する。また、シェーディングの影響を受
けた画像は、見た目の画質の低下に加えて、撮像された
画像を２値化または圧縮する場合に問題が生じる。２値
化する場合に生じる問題点は、２値化のために用いるし
きい値の決定が困難となることである。圧縮する場合に
生じる問題点は、シェーディングの影響を受けた画像は
下地の輝度値が一定でないため圧縮率の低下を引き起こ
すことである。

【０００４】デジタルカメラ等で撮像した画像からシェ
ーディングの影響を除去するための処理をシェーディン
グ補正といい、従来より種々の方法が用いられている。

【０００５】特開平９−１８７１１号公報には、画像の
四隅は下地であることを前提として、四隅の位置と画素
値とからなる平面が水平になるように画像全体の画素値
を補正する技術が記載されている。

【０００６】また、特開平６−１４２０４号公報には、
白基準板を撮像して得られた画像から照明ランプの色温
度変化を検出し、この検出結果をもとに原稿を撮像して
得られる画像データを補正する技術が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−１８７１１号公報に記載の記述は、画像の四隅は下
地であることを前提としているため、四隅のいずれかが
下地以外の領域である場合にはこの下地以外の領域を下
地として補正することになる。このため、誤った補正が
されてしまう場合があり、画質が却って低下してしまう
といった問題がある。

【０００８】また、特開平６−１４２０４号公報に記載
の技術は、たとえば、デジタルカメラで本を撮影するよ
うな場合のような撮影条件の自由度が高い場合には、白
基準板の設置が困難であり、実用に適さないといった問
題がある。

【０００９】さらに、入力された画像から下地を検出し
て、検出した下地輝度値をもとにシェーディングを補正
する技術があるが、階調変化の少ないべた塗りの単色領
域が多く含まれる原稿を撮像するような場合には、この
単色領域を下地と誤認識する場合があり、このような場
合には正確にシェーディング補正をすることができない
といった問題がある。

【００１０】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたもので、入力された画像から下地となる領域を
判別することなく、容易かつ正確にシェーディングの影
響を取除くことが可能な画像処理装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めにこの発明のある局面に従うと、画像処理装置は、画
像データを入力する手段と、入力された画像データの少
なくとも１部の部分領域における輝度変化量を検出する
第１の検出手段と、部分領域における輝度変化量と部分
領域の画像データ中の位置とに基づき画像データ全体の
輝度変化量を検出する第２の検出手段と、検出された画
像データ全体の輝度変化量に基づき画像データを補正す
る補正手段とを備える。

【００１２】この発明によれば、画像データの少なくと
も１部の部分領域における輝度変化量と部分領域の画像
データ中の位置とに基づき画像データ全体の輝度変化量
が検出される。検出された画像データ全体の輝度変化量
は、シェーディングの影響による輝度の変化を表わす。
画像データ全体の輝度変化量に基づき画像データが補正
されるので、入力された画像データからシェーディング
の影響を容易かつ正確に取除くことが可能な画像処理装
置を提供することができる。

【００１３】好ましくは、部分領域における輝度変化量
は所定の値より小さいことを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、部分領域における輝度
変化量は所定の値より小さいので、シェーディングの影
響による輝度の変化をより正確に抽出することができ
る。

【００１５】好ましくは、画像処理装置の第１の検出手
段は、画像データを縮小するための縮小手段を含むこと
を特徴とする。

【００１６】この発明によれば、第１の検出手段は画像
データを縮小するための縮小手段を含むので、部分領域
における輝度変化量の検出と画像データ全体の輝度変化
量の検出とに、縮小した画像を用いれば、処理工数を減
らすことができるとともにノイズを除去することができ
る。その結果、シェーディング補正をさらに正確に行な
うことができ、処理速度を向上させた画像処理装置を提
供することができる。

【００１７】さらに好ましくは、画像処理装置の第２の
検出手段は、部分領域における輝度変化量に基づき画像
データの残りの領域における輝度変化量を補間すること
を特徴とする。

【００１８】この発明によれば、部分領域における輝度
変化量に基づき画像データの残りの領域における輝度変
化量が補間されるので、シェーディングの影響による輝
度の変化を正確に検出することができる。

【００１９】この発明の他の局面に従うと、画像処理方
法は、入力された画像をシェーディング補正するための
シェーディング補正方法であって、画像データを入力す
るステップと、入力された画像データの少なくとも１部
の部分領域における輝度変化量を検出するステップと、
部分領域における輝度変化量と部分領域の画像データ中
の位置とに基づき画像データ全体の輝度変化量を検出す
るステップと、検出された画像データ全体の輝度変化量
に基づき画像データを補正するステップとを含む。

【００２０】この発明によれば、入力された画像データ
からシェーディングの影響を容易かつ正確に取除くこと
が可能な画像処理方法を提供することができる。

【００２１】この発明のさらに他の局面に従えば、画像
処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録
媒体は、入力された画像をシェーディング補正するため
の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能
な記録媒体であって、画像データを入力するステップ
と、入力された画像データの少なくとも１部の部分領域
における輝度変化量を検出するステップと、部分領域に
おける輝度変化量と部分領域の画像データ中の位置とに
基づき画像データ全体の輝度変化量を検出するステップ
と、検出された画像データ全体の輝度変化量に基づき画
像データを補正するステップとをコンピュータに実行さ
せるための画像処理プログラムを記録する。

【００２２】この発明によれば、シェーディングを容易
かつ正確に補正することが可能な画像処理プログラムを
記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供するこ
とができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の１つ
における画像処理装置を備えたデジタルカメラについて
図面を参照しながら説明する。

【００２４】図１は、デジタルカメラ１が雑誌などの入
力原稿２を撮像している状況を示す図である。図２は、
デジタルカメラ１の前方からの斜視図である。図を参照
して、デジタルカメラ１は、撮影ボタン３と、撮影レン
ズ部４と、カード挿入口５とを備える。

【００２５】デジタルカメラ１による撮影結果は、デジ
タルカメラ１の内部に存在する図示しないハードディス
クカードに電子データとして記憶される。ここでハード
ディスクカードは画像データの記録媒体であり、たとえ
ばＰＣＭＣＩＡに準拠したハードディスクカードのよう
なものを用いてもよいし、これに代えてメモリカードな
どを用いてもよい。また、ミニディスク（ＭＤ）を記録
媒体に用いてもよい。さらに、カードを記録媒体としな
くても、たとえばＳＣＳＩケーブルなどでデジタルカメ
ラ１をプリンタなどに直接接続するようにしてもよい。

【００２６】本実施の形態におけるデジタルカメラ１で
は、会議などで配布された資料、カタログ、雑誌、研究
記録などの紙原稿を電子データとして保存する場合の画
質と圧縮率とを向上させることができる。

【００２７】図３は、デジタルカメラ１の回路構成を示
すブロック図である。図を参照して、デジタルカメラ１
はデジタルカメラ１の全体の制御を行なうＣＰＵ１００
と、撮像を行なうＣＣＤ１０４と、撮像された内容を表
示する表示部１０６と、ＣＣＤ１０４からの画像を一時
記憶するためのＲＡＭ１０８と、撮像された画像にシェ
ーディング補正を施すためのシェーディング補正部１１
０と、シェーディング補正された画像から属性領域を抽
出するための領域判別部１１２と、抽出された属性領域
ごとに適切な補正を行なうための適応補正部１１４と、
補正された属性領域ごとに圧縮を行なうための圧縮部１
１６と、圧縮が行なわれた画像を統合し出力するための
画像合成部１１８と、画像を記録するためのカードメモ
リ部１２０と、ＣＰＵ１００で実行するためのプログラ
ムを記憶するためのＲＯＭ１０２とを備える。

【００２８】なお、デジタルカメラ１のＣＰＵ１００に
外部記憶装置１２２を接続し、ＣＤ−ＲＯＭ１２４やフ
ロッピーディスク等からデジタルカメラ１の制御のため
のプログラムを読取るようにしてもよい。

【００２９】次に、図３に示されるブロック図を用いて
実際の撮影の様子を説明する。図３において太い矢印は
画像の流れを示し、細い矢印は制御データの流れを示し
ている。ユーザがカメラの電源をＯＮにすると、撮影レ
ンズ部４で撮られているシーンがＣＣＤ１０４を介して
表示部１０６に映し出される。

【００３０】ＣＰＵ１００は、撮影ボタン３がＯＮにな
ったことを検出すると、ＣＣＤ１０４に対してＣＣＤの
積分を指示し、積分が終了すればＣＣＤデータのＲＡＭ
１０８へのダンプを行なう。そして、表示部１０６にこ
の画像を表示（フリーズ表示）させる。

【００３１】ＣＣＤ１０４からの画像は、ＲＡＭ１０８
に記憶される。画像がＣＣＤ１０４からＲＡＭ１０８に
記憶されると、シェーディング補正部１１０、領域判別
部１１２、適応補正部１１４、圧縮部１１６、画像合成
部１１８のそれぞれで処理が順に行なわれ、カードメモ
リ部１２５にＪＰＥＧ、ＰＮＧなどの圧縮方式で圧縮さ
れた画像圧縮データを記憶する。

【００３２】カードメモリ部１２０は、ハードディスク
などであっても外部の記憶装置や端末などであってもよ
い。また、圧縮を行なわずに画像データをプリンタやモ
ニタに出力することもできる。さらに以下に述べるシェ
ーディング補正処理、領域判別処理、適応補正処理はデ
ジタルカメラ１の内部で行なってもよいし、デジタルカ
メラ１に接続された別のカメラやパーソナルコンピュー
タの端末などにデータを転送してそこで行なってもよ
い。

【００３３】この場合、シェーディング補正処理、領域
判別処理、適応補正処理などの画像処理ソフトは、ＣＤ
−ＲＯＭなどの記録媒体として供給され、パーソナルコ
ンピュータに読み込んで実行される。

【００３４】次に画像がＲＡＭ１０８に記憶されたとき
に、デジタルカメラ１で行なう処理の流れについて説明
する。図４は、デジタルカメラ１で行なわれる画像処理
の流れを示すフローチャートである。図４を参照して、
ＣＣＤ１０４で撮像された画像がＲＡＭ１０８に記憶さ
れると、シェーディング補正処理が施される（Ｓ０
１）。シェーディング補正処理については後で詳しく説
明する。

【００３５】次にシェーディング補正処理が施された画
像に対して領域判別処理が施される（Ｓ０２）。これに
より、画像は文字属性の文字領域、線画属性の線画領
域、または写真属性の写真領域に分割される。一般に、
紙原稿には、文字領域、線画領域、写真領域などが含ま
れる。ここに文字領域とは、黒字の文字のみで構成され
る矩形領域を示す。線画領域とは棒グラフやべた塗り画
像など、単色領域とエッジ領域とで主に構成される矩形
領域を示す。また、写真領域とは階調の変化する部分を
多く含む矩形領域を示し、絵画、イラスト、テクスチャ
なども写真領域に含まれる。

【００３６】そして、分割された領域別に画像補正処理
が施される（Ｓ０３）。文字領域に対しては、解像度変
換、文字補正、２値化などの処理が行なわれる。線画領
域と写真領域に対しては、ノイズによる画質劣化と圧縮
率の低下とを防ぐために平滑化等が行なわれる。

【００３７】そして、画像補正処理が施された領域に対
して領域別の圧縮処理が施される（Ｓ０４）。文字領域
に対しては２値圧縮が施されて、線画領域に対してはLo
ssless圧縮、写真領域に対してはlossy圧縮が行なわれ
る。なお、文字領域に対してはステップＳ０３の領域別
画像補正処理において、ＯＣＲを行なった場合には、ス
テップＳ０４の領域別圧縮処理でキャラクタコードに変
換する処理を行なってもよい。

【００３８】領域別に圧縮されたデータは統合化され
（Ｓ０５）、カードメモリ部１２０で記憶される（Ｓ０
６）。

【００３９】次に、シェーディング補正について説明す
る。図５は、デジタルカメラ１の撮像対象となる入力原
稿の一例を示す図である。図６は、デジタルカメラ１で
図５に示す入力原稿を撮像して得られる画像を示す図で
ある。図６に示される画像は、照明むらや影等のシェー
ディングの影響を含んだ画像となっている。具体的には
図６を参照して、画像の右側ほど、そして、下側ほど輝
度が高くなっており、右下部分の輝度が最も高い画像と
なっている。なお、図６中の点線で示す線分Ｌは、後に
説明する画像の断面位置を示し、実際には画像には含ま
れない。領域Ｐおよび領域Ｑも同様である。

【００４０】図７は、図６に示した画像において、線分
Ｌを断面とした画像内での画素値を示す図である。図７
は、横軸に画素位置を、縦軸に輝度値を示している。図
中の記号Ｐ，Ｑは、図６における領域Ｐまたは領域Ｑに
対応している。図６において、領域Ｐと領域Ｑは、線分
Ｌ上に存在する単色領域である。そして、領域Ｐは、入
力原稿においては下地であり、紙自体の色に一致する領
域である。領域Ｑは、入力原稿において薄い色を有する
挿入絵内の単色領域である。そして、領域Ｐと領域Ｑと
は、入力原稿においては異なる色の領域である。ここ
で、異なる色とは、色相、彩度、明度の少なくとも１つ
が異なることを意味する。

【００４１】図７において、領域Ｐと領域Ｑとの間で輝
度値に差があるが、その差が小さい場合、領域Ｐと領域
Ｑとでは入力原稿上で色が異なる領域であるのか、入力
原稿上では色が同じでシェーディングの影響により画素
値が変化しているのかを判別することは困難である。仮
に、入力された画像の領域Ｐと領域Ｑとの間における画
素値の違いが、シェーディングの影響を受けて変化した
ものであって、２つの領域とも下地であると誤判別して
しまった場合、入力画像上では異なる色であるにもかか
わらず、同じ画素値に補正されてしまい、異常なシェー
ディング補正が行なわれることになる。

【００４２】図８は、入力された画像の領域Ｐと領域Ｑ
との間の画素値の違いがシェーディングの影響を受けて
変化したものであって、２つの領域が下地であると誤判
別してシェーディング補正を行なった場合の線分Ｌを断
面とした画像内での画素値を示す図である。図８を参照
して明らかなように、領域Ｐと領域Ｑの画素値が同じ値
に補正されているのがわかる。

【００４３】本実施の形態におけるデジタルカメラ１で
は、このような異常なシェーディング補正が行なわれる
ことを防止するために、下地領域を抽出することなく、
差分画像を利用する。差分画像とは、注目画素の画素値
から隣接する画素の画素値を減じた値によって構成され
る画像をいう。たとえば、画像の左上を原点とすると、
隣接する画素とは水平差分画像では左隣の画素をいい、
垂直差分画像では上隣の画素をいう。なお、水平差分画
像の最も左の行、あるいは垂直差分画像の最も上の列は
隣接する画素が存在しないため、その画素値を与えれば
よい。このように、差分画像を利用することで、下地で
はない単色領域内の情報をも利用してシェーディングを
検出することができる。

【００４４】以下、本実施の形態におけるデジタルカメ
ラ１で行なわれるシェーディング補正について説明す
る。なお、説明を簡単にするため、特に言及しない限り
水平方向の１次元で説明することとし、上述した図６に
おける線分Ｌを断面とした画像内での画素値を例に説明
する。

【００４５】図９は、図４のステップＳ０１で行なわれ
るシェーディング補正処理の流れを示すフローチャート
である。図９を参照して、シェーディング補正部１１０
にＲＡＭ１０８に記憶された画像を入力し（ステップＳ
１１）、入力された画像を縮小することにより縮小画像
を作成する（ステップＳ１２）。画像を縮小することに
より、入力された画像中に含まれる網点やノイズ等の微
妙な変化の影響を取除くことができる。

【００４６】次に、縮小画像から水平方向差分画像の作
成と（ステップＳ１３）、垂直方向差分画像の作成（ス
テップＳ１４）とが行なわれる。そして、各差分画像内
の無効画素が検出される（ステップＳ１５）。ここでい
う無効画素とは、激しい階調変化を有する画素をいう。
具体的には、水平方向差分画像または垂直方向差分画像
の画素値の絶対値が所定の値よりも大きい画素を無効画
素とする。

【００４７】また、激しい階調変化は、入力された画像
からも求めることができ、水平方向差分画像または垂直
方向差分画像を作成する以前に無効画素を検出してもよ
い。この場合には、入力された画像のそれぞれの画素に
ついて、処理対象となる画素とその周辺の画素の画素値
から最大値と最小値とを求め、求めた最大値から最小値
を減算した値が所定の値よりも大きい場合に無効画素と
することにより容易に検出することができる。

【００４８】さらに、垂直差分画像または水平差分画像
を作成する以前に、入力された画像に含まれる網点や微
量のノイズによって単色領域等の輝度変化の少ない領域
の検出が困難になることを避けるために、輝度の最大値
フィルタや平滑化フィルタ等を用いて網点やノイズを除
去するようにしてもよい。

【００４９】次のステップＳ１６では、各差分画像の無
効画素を有効画素で補間する。補間には、線形補間やキ
ュービックコンボリューション等の公知の技術を用いる
ことができる。そして、ステップＳ１６で補間された両
差分画像を縮小する（ステップＳ１７）。それぞれの差
分画像を縮小することによって、画素数を少なくするこ
とによる後の処理の高速化を図るとともに、差分値の誤
検出の影響を削減することができる。

【００５０】縮小された補間後の差分画像を用いて、入
力された画像の下地画像を示すシェーディング画像を作
成する（ステップＳ１８）。シェーディング画像の作成
は、ステップＳ１７で求めた補間後の差分画像の画素値
を基準値に累積加算することで行なう。

【００５１】基準値（Ｖ）は、入力された画像のうちか
ら画素値の最大値と最小値との差が小さい領域の画素値
平均（Ｍ１）と、補間後の差分画像の差分値平均（Ｍ
２）と、補間後の差分画像の水平方向における画素数
（Ｂ）とを求め、求めた画素値平均（Ｍ１）から差分値
平均（Ｍ２）に画素数の半分（Ｂ／２）を乗じた値を減
じることにより求めることができる（Ｖ＝Ｍ１−Ｍ２×
Ｂ／２）。これとは別に、装置の簡略化を図るため、入
力された画像の画素値の平均を基準値として用いてもよ
い。

【００５２】次のステップＳ１９では、求められたシェ
ーディング画像をもとに入力された画像の画素値を補正
する（ステップＳ１９）。ステップＳ１８で求められた
シェーディング画像と入力された画像との解像度が異な
るため、シェーディング画像を補間することにより解像
度を合せることが行なわれる。補間は、線形補間または
キュービックコンボリューション等の公知の技術を用い
ることができる。入力された画像の画素値補正は、入力
された画像のそれぞれの画素位置において、入力された
画像内の最大輝度の値とシェーディング画像の値との差
を、入力された画像の画素値に加えることで行なう。

【００５３】次に、シェーディング補正処理についてよ
り具体的に説明する。図１０は、図９のステップＳ１２
において縮小された画像の線分Ｌを断面とした画像内の
画素値変化を示す図である。図１０においては、画素位
置を入力された画像に合せて示しているため、画素値変
化が階段状に表わされている。図７と比較するとわかる
ように、図１０ではデータ数が少なくなっている。

【００５４】図１１は、図９のステップＳ１３において
作成される水平方向差分画像の線分Ｌを断面とした画像
内の差分値を示す図である。図１１を参照して、差分値
の絶対値が大きい画素位置は、エッジを構成する画素ま
たは階調変化の激しい領域に含まれる画素を示し、差分
値の絶対値が小さい画素位置の画素は、階調変化の小さ
い領域または階調変化のない領域に含まれる画素を示
す。

【００５５】図１２は、図９のステップＳ１５で作成さ
れる水平方向差分画像から無効画素を取除いた画像の線
分Ｌを断面とした画像内の差分値を示す図である。図１
２を参照して、図１１に示した差分値のうち、絶対値が
所定の値よりも大きい差分値の画素が無効画素として取
除かれている。このように無効画素を取除くことによ
り、輝度変化量の大きい領域に含まれる画素の差分値が
取除かれ、輝度変化量の少ない領域に含まれる画素の差
分値（輝度変化量）が求められる。輝度変化量の少ない
領域は、単色領域等の本来階調変化の無い領域である可
能性が高い。そこで、本実施の形態では、この領域の輝
度変化をシェーディングの影響として抽出する。

【００５６】図１３は、図９のステップＳ１６で補間さ
れた水平方向差分画像の線分Ｌを断面とした画像内の差
分値を示す図である。補間は、図１２に示した有効画素
の差分値から無効画素の差分値を線形補間により補間す
ることにより行なわれる。これにより、水平方向差分画
像のすべての画素において差分値が求められる。

【００５７】図１４は、図９のステップＳ１７において
縮小された水平方向差分画像の線分Ｌを断面とした画像
内の差分値を示す図である。縮小画像は、バイリニア法
や、隣接する画素の差分値を平均する方法等の既存の方
法を用いることができる。図１４を参照して、図１３に
差分値の変化に表われていた凹凸が取除かれている。水
平方向差分画像を縮小することにより、処理すべき画素
数が減少するのでシェーディング画像を作成する処理
（図９のステップＳ１８参照）の高速化することができ
るとともに、差分値の誤検出の影響を削減する。

【００５８】図１５は、図９のステップＳ１８において
作成されるシェーディング画像の線分Ｌを断面とした画
像内での輝度値を示す図である。図１５では、シェーデ
ィング画像の輝度値を実線で示し、入力された画像の輝
度値を点線で示している。なお、シェーディング画像と
入力された画像との解像度が異なるため、シェーディン
グ画像の輝度値を便宜上階段状に示している。

【００５９】シェーディング画像は、次のようにして作
成される。図１４に示した水平方向差分画像の差分値
を、基準値に累積加算していくことで作成される。この
とき用いられる基準値は、入力された画像内の階調変化
の少ない領域における画素値の平均から、図１４に示し
た差分値の平均に入力された画像の水平方向画素数の半
分を乗じた値を減じることにより求められる。なお、こ
のとき用いる基準値は、装置の簡略化を図るために単純
に入力された画像のすべての画素値の平均値を用いるよ
うにしてもよい。

【００６０】図１６は、図９のステップＳ１９において
作成されるシェーディング画像の解像度を入力された画
像の解像度に合せるために補間されたシェーディング画
像の線分Ｌを断面とした画像内の輝度値を示す図であ
る。補間されたシェーディング画像は、補間前のシェー
ディング画像の輝度値を用いて線形補間またはキュービ
ックコンボリューションを用いることにより求められ
る。

【００６１】図１７は、図９のステップＳ１９において
行なわれるシェーディング補正を説明するための図であ
る。図１７を参照して、入力された画像の輝度値を点線
で示し、シェーディング補正後の輝度値を太い実線で示
す。シェーディング補正後の輝度値は、次のようにして
求められる。入力された画像の各画素位置において、入
力された画像内の最大輝度値とシェーディング画像の輝
度値との差を、入力された画像の画素値に加えることに
より求められる（図１７の矢印参照）。

【００６２】なお、入力された画像の最大輝度値の代わ
りに、所定の輝度値を用いることができる。この所定の
輝度値は、原稿の下地の輝度値であるのが望ましい。こ
のため所定の輝度値としては、入力された画像内の最大
輝度値のほかに、入力された画像の画素値の平均値等と
することもできる。所定の輝度値を用いる場合には、所
定の輝度値とシェーディング画像の輝度値との差を入力
された画像の画素値に加えることで、シェーディングの
影響を取除くことができる。

【００６３】これまでの説明は、説明を簡単にするため
１次元を例に示したが、実際には、画像は２次元である
ため、水平方向差分画像と垂直方向差分画像との２つの
差分画像を用いてシェーディング画像の画素値が計算さ
れる。

【００６４】図１８は、水平方向差分画像と垂直方向差
分画像とを用いてシェーディング画像を作成する方法を
説明するための図である。図１８（Ａ）は、水平方向差
分画像の一例における一部分を示す図であり、図１８
（Ｂ）は、垂直方向差分画像の一例における一部分を示
す図である。図１８（Ｃ）および図１８（Ｄ）は、シェ
ーディング画像の画素値の計算例を示す図である。

【００６５】シェーディング画像は、処理対象となる画
素の上側に隣接する画素の画素値（Ｐ（ｉ，ｊ−１））
に垂直方向の差分値（Ｂ（ｉ，ｊ））を加えた値と左側
に隣接する画素の画素値（Ｐ（ｉ−１，ｊ））に水平方
向の差分値（Ａ（ｉ，ｊ））を加えた値との平均を処理
対象とする画素の画素値とすることにより作成される。

【００６６】すなわち、シェーディング画像のｉ列ｊ行
の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）は次の式により求められる。

【００６７】Ｐ（ｉ，ｊ）＝（Ｐ（ｉ，ｊ−１）＋Ｂ
（ｉ，ｊ）＋Ｐ（ｉ−１，ｊ）＋Ａ（ｉ，ｊ））／２ ただし、Ａ（ｉ，ｊ）は、水平方向差分画像のｉ列ｊ行
の差分値を示し、Ｂ（ｉ，ｊ）は垂直方向差分画像のｉ
列ｊ行の差分値を示す。図１８を参照して、Ａ（ｉ，
ｊ）＝１４、Ｂ（ｉ，ｊ）＝１６、Ｐ（ｉ−１，ｊ）＝
１４８、Ｐ（ｉ，ｊ−１）＝１４２であるため、Ｐ
（ｉ，ｊ）＝１６０となる。

【００６８】上式を用いて、左上から右下にジグザグに
画素値を計算することによりシェーディング画像を求め
ることができる。また、シェーディング画像の基準値
は、シェーディング画像の原点を左上端とする場合には
左上端の値となる。そしてその基準値Ｖは、入力された
画像の階調変化の少ない領域の画素値平均（Ｍ１）と、
水平方向差分画像の差分値の平均（Ｍ２）と、入力され
た画像の水平方向の画素数（Ａ）と、垂直方向差分画像
の差分値の平均（Ｍ３）と、入力された画像の垂直方向
の画素数（Ｂ）とから次式を用いて求めることができ
る。

【００６９】 基準値Ｖ＝Ｍ１−（Ｍ２×Ａ／２―Ｍ３×Ｂ／２）／２ ただし、１次元の説明と同様に、この基準値Ｖは、任意
に定めることができる。また、Ｍ１を求める場合の階調
変化の少ない領域は、入力された画像の局所的な領域に
おいて、最大値と最小値との差が小さい領域とすればよ
い。

【００７０】図１９は、入力原稿の中央付近に光源があ
る場合に得られる水平方向差分画像の線分Ｌを断面とし
た画像内での差分値を示す図である。図１２に示した差
分値では、入力された画像は、右側にいくほど輝度値が
高くなっている。これは、入力原稿の右側から照明が当
てられるなどして、入力された画像の右側ほど輝度が高
くなるシェーディングの影響を受けていることによるも
のである。これに対して、入力原稿のほぼ中央に光源が
照射された場合には、入力された画像の中央付近ほど輝
度が高くなる。よって、入力された画像は、光源の位置
に対応する画素の輝度値が最も高くなり、その画素位置
から両側に離れるに従って輝度値が低くなるシェーディ
ングの影響を受ける。

【００７１】したがって、入力原稿のほぼ中央に光源が
照射された場合には、図１９を参照して、水平差分画像
は、光源の位置に対応する画素位置Ｒで差分値が０とな
り、画素位置Ｒよりも左側の画素位置では差分値が＋と
なり、画素位置Ｒより右側の画素位置の差分値は−の値
となる。図１９に示す水平方向差分画像から求まるシェ
ーディング画像は、画素位置Ｒで輝度値が最大となる山
形の分布を持った画像となる。このように入力原稿のほ
ぼ中央に光源が照射された場合であっても、シェーディ
ング補正を正確に行なうことができる。

【００７２】なお、本実施の形態においては、輝度値を
用いた例を説明したが、入力された画像がカラーの場合
は、Ｒ、ＧおよびＢそれぞれのプレーン画像に対して独
立に処理を行なうことができる。また、ＲＧＢでなくと
もＹＵＶ等他の色空間においてもそれぞれのプレーン画
像に対して独立に処理を行なえばよい。

【００７３】また、シェーディングの影響がＲとＧとＢ
とで大きくずれることは稀であるため、シェーディング
画像の画素ごとに（（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋Ｒ）／４、（（Ｒ
＋Ｇ＋Ｂ）＋Ｇ）／４、（（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋Ｂ）／４と
して、ＲＧＢ値の平滑化を行ない異常検出時に対する画
質劣化を防止してもよい。

【００７４】さらに、差分画像に誤差が含まれると、シ
ェーディング画像を作成する際に、たとえば１次元では
左側の画素値を基準として差分値を累積加算してシェー
ディング画像を作成するため、誤差が右端付近に蓄積さ
れて大きくなる可能性がある。２次元では左上の画素値
を基準として差分値を累積加算してシェーディング画像
を作成するため、右下付近に誤差が蓄積されることにな
る。よって、シェーディング画像の精度を上げるため
に、２次元では左上を基準として求めたシェーディング
画像と、画像の右下を基準として求めたシェーディング
画像との平均を新たに求めたシェーディング画像として
もよい。

【００７５】以上説明したとおり本実施の形態において
デジタルカメラ１は、差分画像を用いてシェーディング
補正を行なうので、入力された画像中から下地の領域を
抽出する必要がなく、下地の領域と単色領域の両方から
得られる情報を利用してシェーディングを検出すること
ができる。したがって、シェーディングを検出する情報
量が増えるので、より正確にシェーディング補正を行な
うことができる。

【００７６】また、シェーディング画像を求める際に、
入力された画像を縮小した縮小画像を用いるので、シェ
ーディング画像作成の処理速度を速めることができる。

【００７７】さらに、シェーディング画像を求める際
に、差分画像のうち階調変化の小さい領域の差分値のみ
を用いるようにしたので、その領域が下地領域であるの
か単色領域であるのかを判別する必要がなく、正確かつ
容易にシェーディング画像を作成することができる。

【００７８】本実施の形態では、デジタルカメラの例に
ついて説明したが、他の撮像装置にも適用可能である。
なお、本発明は、環境光の影響を受ける原稿を撮影する
場合により高い効果が得られる。そのような装置として
は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の他に、ミ
ノルタ製ＢＣ３０００のように本などを上方から撮影す
るスキャナがある。

【００７９】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の１つにおけるデジタル
カメラ１と撮像対象である入力原稿２との関係を示す図
である。

【図２】 デジタルカメラ１をレンズの側から見た斜視
図である。

【図３】 デジタルカメラ１の回路構成を示すブロック
図である。

【図４】 デジタルカメラ１で行なう画像処理の流れを
示すフローチャートである。

【図５】 デジタルカメラ１の撮像対象となる入力原稿
の一例とを示す図である。

【図６】 デジタルカメラ１で図５に示す入力原稿を撮
像して得られる画像を示す図である。

【図７】 図６に示した画像において線分Ｌを断面とし
た画像内での画素値を示す図である。

【図８】 入力された画像の領域Ｐと領域Ｑとの間の画
素値の違いがシェーディングの影響を受けて変化したも
のであって、２つの領域が下地であると誤判別してシェ
ーディング補正を行なった場合の線分Ｌを断面とした画
像内での画素値を示す図である。

【図９】 図４のステップＳ０１で行なわれるシェーデ
ィング補正処理の流れを示すフローチャートである。

【図１０】 図９のステップＳ１２において縮小された
画像の線分Ｌを断面とした画像内での画素値変化を示す
図である。

【図１１】 図９のステップＳ１３において作成される
水平方向差分画像の線分Ｌを断面とした画像内での差分
値を示す図である。

【図１２】 図９のステップＳ１５で作成される水平方
向差分画像から無効画素を取除いた画像の線分Ｌを断面
とした画像内の差分値を示す図である。

【図１３】 図９のステップＳ１６で補間された水平方
向差分画像の線分Ｌを断面とした画像内での差分値を示
す図である。

【図１４】 図９のステップＳ１７において縮小された
水平方向差分画像の線分Ｌを断面とした画像内での差分
値を示す図である。

【図１５】 図９のステップＳ１８において作成される
シェーディング画像の線分Ｌを断面とした画像内での輝
度値を示す図である。

【図１６】 図９のステップＳ１９において作成される
シェーディング画像の解像度を入力された画像の解像度
に合せるために補間されたシェーディング画像の線分Ｌ
を断面とした画像内の輝度値を示す図である。

【図１７】 図９のステップＳ１９において行なわれる
シェーディング補正を説明するための図である。

【図１８】 水平方向差分画像と垂直方向差分画像とを
用いてシェーディング画像を作成する方法を説明するた
めの図である。

【図１９】 入力原稿のほぼ中央に照明が当てられた場
合に得られる水平方向の差分画像の線分Ｌを断面とした
画像内での差分値を示す図である。

【符号の説明】

１ デジタルカメラ、１００ ＣＰＵ、１０４ ＣＣ
Ｄ、１０８ ＲＡＭ、１１０ シェーディング補正部、
１１２ 領域判別部、１１４ 適応補正部、１１６ 圧
縮部、１１８ 画像合成部、１２０ カードメモリ、１
２２ 外部記憶装置、１２４ ＣＤ−ＲＯＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０１Ａ ５Ｃ０７７ Ｆターム(参考） 5B047 AA05 AB02 BB06 CB09 CB22 CB30 DA04 DC07 DC09 5C021 PA02 PA53 PA56 PA66 PA72 PA83 RB03 RB08 XA03 XA31 XA67 YC08 YC13 ZA02 5C022 AA13 AB51 AC69 CA00 5C024 AA01 BA01 CA02 CA14 DA04 GA11 HA18 HA24 5C072 AA05 BA03 BA08 EA08 UA02 VA05 VA10 5C077 LL04 MP06 PP06 PP15 PP20 PP23 PP27 PP28 PP46 PP47 PP48 PP57 PP68 PQ08 PQ20 RR12 RR19 RR21 TT09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを入力する手段と、 入力された前記画像データの少なくとも１部の部分領域
   における輝度変化量を検出する第１の検出手段と、 前記部分領域における輝度変化量と前記部分領域の前記
   画像データ中の位置とに基づき前記画像データ全体の輝
   度変化量を検出する第２の検出手段と、 検出された前記画像データ全体の輝度変化量に基づき前
   記画像データを補正する補正手段とを備えた、画像処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記部分領域における輝度変化量は所定
   の値より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の画
   像処理装置。
3. 【請求項３】 前記第１の検出手段は、前記画像データ
   を縮小するための縮小手段を含むことを特徴とする、請
   求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記第２の検出手段は、前記部分領域に
   おける輝度変化量に基づき前記画像データの残りの領域
   における輝度変化量を補間することを特徴とする、請求
   項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 入力された画像をシェーディング補正す
   るためのシェーディング補正方法であって、 画像データを入力するステップと、 入力された前記画像データの少なくとも１部の部分領域
   における輝度変化量を検出するステップと、 前記部分領域における輝度変化量と前記部分領域の前記
   画像データ中の位置とに基づき前記画像データ全体の輝
   度変化量を検出するステップと、 検出された前記画像データ全体の輝度変化量に基づき前
   記画像データを補正するステップとを含む、画像処理方
   法。
6. 【請求項６】 入力された画像をシェーディング補正す
   るための画像処理プログラムを記録したコンピュータ読
   取可能な記録媒体であって、 画像データを入力するステップと、 入力された前記画像データの少なくとも１部の部分領域
   における輝度変化量を検出するステップと、 前記部分領域における輝度変化量と前記部分領域の前記
   画像データ中の位置とに基づき前記画像データ全体の輝
   度変化量を検出するステップと、 検出された前記画像データ全体の輝度変化量に基づき前
   記画像データを補正するステップとをコンピュータに実
   行させるための画像処理プログラムを記録したコンピュ
   ータ読取可能な記録媒体。