JP2001216513A

JP2001216513A - ぼけと絞り形状画像変換装置および方法

Info

Publication number: JP2001216513A
Application number: JP2000100042A
Authority: JP
Inventors: Yasumi Ichimura; 安海市村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10
Also published as: US6917718B2; US20010016082A1

Abstract

(57)【要約】【課題】従来は、画像データの値をそのまま処
理してぼかし効果をかけていた為、実際のカメラで得ら
れるぼけとは異なる不自然な結果しか得られず、また絞
りの形も再現されなかった。【解決手段】画像データの値からその露光量を計算
処理によって求め、その値において処理し、またデータ
の値に戻す、という方法によって、実際のカメラのよう
な自然なぼけが得られ、また指定した絞りの形によって
拡散することにより絞りの形も再現できるようになっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明は、写真や絵などの画像デ
ータでピントの合っているものに、カメラなどの光学機
器を用いて複写した際にピントをずらしたときに起こる
ぼけの効果やその時の絞りの形をデータ上に再現・表現
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１に既存の画像処理ソフトウェアを用
いて写真をぼかした例を挙げる。既存の画像処理ソフト
ウェアでは、画素ごとの明るさの数値を拡散させて重み
計数などにより加重平均して擬似的にぼけを表現してい
るだけで、カメラでピントをはずして複写して得られる
画像とは異なる。

【０００３】図２に、実際の、光学的なカメラで得たい
わゆるピンぼけの画像を挙げる。このように、明るい部
分が暗い部分に浸食したような画像になる。また、絞り
の形も明るさが際立った部分に見られる。つまり、カメ
ラでは暗い部分が明るい部分にぼやけた部分を重ね広げ
るということはないのである。

【０００４】既存の画像処理装置でのぼかしは、画素の
明るさを例えば０〜２５５のような制限された範囲内で
捉え、その数値を用いて処理していた為、白地に黒い画
素があった場合に黒い画素が白地に拡散されてしまう
等、不自然な処理結果が得られることがあった。

【０００５】また、カメラのぼけを再現するものとし
て、特願平０５−０１５２０２において、レンズ特性に
起因するぼかし効果を与える画像ぼかし処理装置が存在
するが、これも明るさを限られたデータの範囲内にて処
理している為自然なぼけを再現できるものではなく、ま
た絞りの形までは再現できない。

【０００６】そこで、この発明は、写真データをフィル
ムに写った像と同じように扱えるよう、画素ごとの明る
さを一旦本来無限である明るさの単位に変換し、ぼけの
拡散・重なりを処理し、それからまた限られた範囲のデ
ータの明るさの単位に変換する。これにより写真をカメ
ラで複写したときに得られるフィルムに写った画像のよ
うなぼけ具合を提供することを目的とする。

【０００７】また、カメラに内蔵されている絞りの形を
も再現する目的を有している。その形は、既存のカメラ
の絞りになかったものも自由に表現することができる。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】

【０００９】この発明に係るぼけと絞り形状画像変換装
置および方法は、レンズとフィルムを用いる銀塩写真と
同じ理論に基づいて写真ぼけ及び絞りの形を平面的かつ
時間的に処理で表現するものである。絞りの形は、実際
に存在するカメラにある三角形、四角形、五角形、六角
形、八角形・・などはもちろんのこと、星形、ハート
型、用意したロゴマークなどのような実際のカメラには
なかった絞りの形を使用することができ、その形が光の
ぼけの形に反映される。それによって、既存の画像処理
ソフトウェアでは得られなかった、写真のぼけや新しい
絞りの形が得られる。元々ピントが広範囲に渡って合っ
てしまっている写真データしかなくても、元からピント
をずらして撮影したようなぼけと絞りの形のある画像デ
ータを得ることができる。

【００１０】この発明に係るぼけと絞りのフィルム感光
再現画像変換装置および方法は、あらかじめ記録媒体に
保存された写真や絵などの画像データを読み込み、その
一画素ずつの情報を読み取り、指定したぼけの大きさと
絞りの形・明るさを計算し拡散表現し、そして記憶媒体
に描画情報を記憶させるものである。

【００１１】ただし拡散したものを描画する際、単にぼ
けを再現するために一画素ごとに拡散させたデータの値
を、他の画素から拡散されたデータの値に更にその明る
さを加えて記録する、という方法では問題がある。例え
ば白地に黒い画素が存在する場合、結果的に黒い画素が
拡散したような処理結果が得られてしまうからである。
これは黒い画素が周囲の画素に、加えるべき明るさの情
報を提供できない為に起こるのだが、このようなぼけは
カメラを使って得られる自然な画像とは性質を異にす
る。

【００１２】上記のようなぼけの再現方法は、明るさの
単位を０〜２５５のような画像データ上の限られた範囲
内の単位を用いて処理している。この明るさの単位は、
本来自然界にある光のように無制限の強弱をフィルムや
ＣＣＤなどによって感光した明るさを限られた範囲の数
値で表現した物なので、この限られた数値のまま処理を
行うことは不自然な結果をもたらすことにつながるもの
である。

【００１３】これを解決するためには、画像データに記
録された明るさの情報を、本来フィルムやＣＣＤに露光
された量を求め、その露光量をパターンで拡散し、露光
量同士の重なった明るさを求め、またフィルムやＣＣＤ
に露光し感光させることを再現するため、画像データに
記録されるべき単位に変換し情報を記録する必要があ
る。

【００１４】この発明に係るプログラムを記録した記録
媒体は、あらかじめ記録媒体に保存された写真や絵など
の画像データを読み込み、その一画素ずつの情報を読み
とり、一旦露光量に変換した上で、指定したぼけの大き
さと絞りの形の面積を計算しその面積で拡散し、周囲の
拡散された明るさと重なる部分は明るさを加算し、また
画像データに記録されるべき明るさの単位に変換してか
ら、記録媒体にその結果をするようにしたプログラムを
記録している。

【００１５】画像データの明るさのデータを、露光量の
単位に変換し面積で除算する式は数４、また露光量を画
像データの範囲内に変換する式は、数６の通り。図５の
フィルム特性曲線を利用し、フィルムが露光により感光
する様子から計算式を割り出した。これは人間の目が光
を感じる様子とも同じような現象が起きている。

【００１６】また、この発明に係るプログラムを記録し
た記録媒体は、絞りの形が従来のフィルタやカメラなど
の光学機器では見られなかった形を表現できるプログラ
ムを記録している。

【００１７】この発明において、「画像データ」とは、
ＴＩＦやｊｐｅｇ、ＧＩＦ、ＢＭＰ、ＰＩＣＴなどの一
般的に使われる画像を表現することを目的としたデータ
であり、ＲＧＢ（赤・緑・青）の三原色に置き換え表現
できるものである。また、デジタルカメラなどＣＣＤを
通じて送られてきたＲＧＢ信号からなる画像データも含
まれる。

【００１８】「プログラムを記録した記録媒体」とは、
フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＭＯ、ＤＶＤ、Ｄ
ＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、メモリカード、ＲＯＭ、パ
ンチカード、テープ等を含む概念である。また、コンピ
ュータによって直接実行可能なプログラムを記録した記
録媒体だけでなく、いったん他の記録媒体（ハードディ
スク等）にインストールすることによって実行可能とな
るようなプログラムを記録した記録媒体や、暗号化され
たり、圧縮されたりしたプログラムを記録した記録媒体
も含む概念である。

【００１９】

【実施例】図３に、この発明の一実施形態によるぼけと
絞り形状画像変換装置の全体構成を示す。命令入力装置
（２）は、実行命令、数値などを入力するものである。
記憶装置（４）には、この発明に係るプログラムと、処
理したい画像データが記憶されている。また、処理した
結果のデータもこの記憶装置に記憶される。さらに、絞
りの形や明るさの強弱のデータも記憶されている。制御
装置（３）は、記憶部に記憶された値を読み出し、指定
の数式に基づいて計算し、また記憶部にその結果の値を
記憶させる指示を与える機能を持つ。画像表示装置
（１）は、後に説明する記憶部「画像１」、「画像２」
に記憶されたデータの値を目に見える画像として表示す
る機能を持つ。

【００２０】以下の実施形態で、写真や絵などの画像デ
ータを、カメラでピントをぼかしてフィルムに複写した
ような処理結果を提供する例を挙げる。図４のフローチ
ャートのような流れとなる。（）で示した連番（Ｓ
−．．．）は、図４の中の説明に対応する。

【００２１】処理を開始する。（Ｓ−１）

【００２２】処理させたい画像データの集まりを「画像
１」とする。この画像データとは、ＣＣＤから入力され
たデータや、フィルムや反射原稿からスキャンされたデ
ータ、また画像処理・描画ソフトによって作成されたデ
ータなどを指し、記憶部「画像１」に記録されている。
ここでいう記録部とは、メモリ、ハードディスク（固定
磁気記憶装置）、フロッピーディスク、ＭＯ（光磁気デ
ィスク）、テープ記憶装置などの記録装置・媒体を指
す。

【００２３】「画像１」、「画像２」は、縦Ｈ、幅Ｗの
数の画素をもったデータの集まりを記憶した記憶部であ
る。画素ごとの値は、ここでは０〜２５５の明るさの強
弱を表すデータを持つ。０は黒、２５５は白で、その中
間の値は白である２５５の値を２５５で除算した値に比
例する。また「画像１」、「画像２」は色のない情報
（グレースケール）でまたはカラーで構成されている。
カラーの場合、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）、の光の三原色で構成されている場合、それぞれ
の色ごとに処理を行う。

【００２４】絞りの形をあらかじめ記録している「パタ
ーン」の面積を求める。この「パターン」の値は、無か
有かを０か１で表されている。「パターン」は、ここ
ではその値が幅１５画素、高さ１５画素つながった正方
形のデータの集まりを記憶する記憶部である。パターン
が持つ面積の求め方は、次の通りである。（Ｓ−２）

【００２５】「画像１」、「画像２」、「パターン」以
外の記憶部は、数値を記憶させたり取り出したりできる
記憶部である。これらの記憶部の値は処理開始時は全て
０である。

【００２６】下記の「ポイントｐｍｙ」まで以下の処理
を繰り返す。繰り返し回数は記憶部ｐｍｙでカウントす
る。「ポイントｐｍｙ」までの処理が完了したらここに
戻り、記憶部ｐｍｙの値がＰＨの値と同じになるまで記
憶部ｐｍｙに１を足していく。

【００２７】下記の「ポイントｐｍｘ」まで以下の処理
を繰り返す。繰り返し回数は記憶部ｐｍｘでカウントす
る。「ポイントｐｍｘ」までの処理が完了したらここに
戻り、記憶部ｐｍｘの値がＰＷの値と同じになるまで記
憶部ｐｍｘに１を足していく。

【００２８】「パターン」の座標ｐｍｘ，ｐｍｙの値を
求め、その値を記憶部Ｐの値に加算し、再び記憶部Ｐに
記憶させる。

【００２９】「ポイントｐｍｘ」をここに定める。もし
記憶部ｐｍｘと記憶部ＰＷが同じ値なら次の処理に行
く。

【００３０】「ポイントｐｍｙ」をここに定める。もし
記憶部ｐｍｙと記憶部ＰＨが同じ値なら次の処理に行
く。

【００３１】ここまでの処理で、記憶部Ｐに、「パター
ン」の面積が求められ記憶させられた。

【００３２】ここから、「画像１」にぼかしと絞りの形
「パターン」を与える処理をし、処理されたデータを記
憶部「画像２」に記憶させる処理の説明をする。

【００３３】「画像１」の幅を記憶部Ｗに記憶させ、高
さを記憶部Ｈに記憶させる。（Ｓ−３）

【００３４】下記の「ポイントｙ」まで以下の処理を繰
り返す。繰り返し回数は記憶部ｙでカウントする。「ポ
イントｙ」までの処理が完了したらここに戻り、記憶部
ｙの値が記憶部Ｈの値と同じになるまで記憶部ｙに１を
足していく。（Ｓ−４）

【００３５】下記の「ポイントｘ」まで以下の処理を繰
り返す。繰り返し回数は記憶部ｘでカウントする。「ポ
イントｘ」までの処理が完了したらここに戻り、記憶部
ｙの値が記憶部Ｗの値と同じになるまで記憶部ｘに１を
足していく。（Ｓ−５）

【００３６】下記の「ポイントｐｙ」まで以下の処理を
繰り返す。繰り返し回数は記憶部ｐｙでカウントする。
カウントする初期値は−７であるる。「ポイントｐｙ」
までの処理が完了したらここに戻り、記憶部ｐｙの値が
７になるまで記憶部ｐｙに１を足していく。（Ｓ−６）

【００３７】下記の「ポイントｐｘ」まで以下の処理を
繰り返す。繰り返し回数は記憶部ｐｘでカウントする。
カウントする初期値は−７であるる。「ポイントｐｘ」
までの処理が完了したらここに戻り、記憶部ｐｙの値が
７になるまで記憶部ｐｙに１を足していく。値が７にな
ったら「ポイントｐｘ」の次の処理へ行く。（Ｓ−７）

【００３８】「パターン」から座標ｐｘ，ｐｙの情報を
取り出し、記憶部Ｊに記憶させる。（Ｓ−８）

【００３９】もしＪの値が０なら何もせずに「ポイント
ｐｘ」に行く。１なら以下の処理を行う。（Ｓ−９）

【００４０】「画像１」から座標ｘ，ｙの値を取り出
し、記憶部Ａに記憶させる。（Ｓ−１０）

【００４１】記憶部「画像２」から座標ｘ＋ｐｘ，ｙ＋
ｐｙの値を取り出し、記憶部Ｂに記憶させる。

【００４２】記憶部Ａの値を次の式、数１で処理してか
ら、「パターン」の面積である記憶部Ｍの値で除算した
値をｒＡに記憶させる。（「^Λ」は乗算を表す）この数
１は、データ上に記録された値が、どれだけの露光量に
よってなされた結果であったかを求める式である。この
式の根拠は以下に示す通り。

【００４３】

【数１】１０^∧（Ａ／２５５^＊３−２）

【００４４】すでに記録された明るさの情報から、露光
量（どれだけの光を受けたのか）を求めるには、フィル
ム特性曲線図５を利用する。フィルムでは、濃度を表す
単位にＤ１．０と言う具合にログ（Ｌｏｇ）関数表示で
言うことがある。ＤはＤｅｎｓｉｔｙ（濃度）の略であ
る。濃度Ｄとフィルム上の透過率Ｔ（％）の関係は次
の式、数２通りである。

【００４５】

【数２】Ｔ＝１／１０^∧（Ｄ^＊１００）

【００４６】つまり、Ｄ（濃度）が０．０のときＴ（透
過率）は１００％、Ｄが０．１のときＴは８０％、Ｄが
０．２のときＴは６４％・・・Ｄが２．０のときＴは１
％、Ｄが３．０のときはＴが０．１％となる。Ｄ０．
０（濃度ゼロ）は、フィルムに何も濃度が無いことを表
すので、像が写っていない素抜けの透明フィルム（透過
率１００％）を表す。Ｄ１．０は１０％の光を透過する
濃度を表す。これは、濃度が１増す毎に透過率が１／１
０に減り、０．３毎に１／２ずつ減ることになる。図５
の横軸がフィルムに照射される光の露光量（照度と時間
をかけ合わせたエネルギー量）Ｅｎを対数に直した値
で、縦軸にネガフィルムの濃度を表している。Ｅは、フ
ィルム面に当たる照度と露光時間の積で光エネルギー量
に相当する。これにＬｏｇ対数を当てているため、Ｌｏ
ｇＥｎ＝−３は、１／１０００ルクス・秒を表し、Ｌ
ｏｇＥ＝３．０は、１０００ルクス・秒を表す。つま
りフィルム濃度（Ｄ）から露光量（ＬｏｇＥｎ）を求め
るには、以下の式、数３で求められる。

【００４７】

【数３】ＬｏｇＥｎ＝１０^∧（Ｄ^＊３．０−２）（−２の値は、最低露光量の限界を調節している）

【００４８】この発明にかかるぼけと絞り形状画像変換
装置および方法においての濃度（Ｄ）とは、画像データ
に記録された記録部Ａなので、この実施例では記憶部Ａ
が０〜２５５の２５６階調にて表現されているため、以
下の式、数４となる。記憶部Ａの値を数４で計算し、記
憶部ｒＡに記憶させる。最後にＰで除算しているのは、
「パターン」の面積で拡散されるからである。

【００４９】

【数４】ｒＡ＝１０^∧（Ａ／２５５^＊３．０−２）／Ｐ

【００５０】これにより、記録部Ａがデータとなるため
に露光された値が求められ記憶部ｒＡに記憶された。

【００５１】記録部Ｂの値を式、数５で処理し、その値
を記録部ｒＢに記憶させる。（Ｓ−１１）

【００５２】

【数５】ｒＢ＝１０^∧（Ｂ／２５５^＊３．０−２）／Ｐ

【００５３】記録部ｒＡの値と記録部ｒＢの値を加算
し、その値を記録部ｒＣに記憶させる。（Ｓ−１２）

【００５４】次の式、数６を使い、ｒＣの値を処理しそ
の値を記憶部Ｋに記録させる。この式は、データの階調
から露光量を求めた式、数３の逆で、露光量からデータ
の階調を求める式である。ただしこの段階ではデータの
階調は、小数点以下の値も保持する。

【００５５】

【数６】Ｋ＝（Ｌｏｇ（ｒＣ）／Ｌｏｇ（１０）＋２）
／３^＊２５５

【００５６】座標ｘ＋ｐｘ，ｙ＋ｐｙに記憶部Ｋの値を
記憶部「画像２」に記録する。

【００５７】「ポイントｐｘ」をここに定める。もし記
憶部ｐｘの値が７になったら次の処理へ行く。（Ｓ−１
３）

【００５８】「ポイントｐｙ」をここに定める。もし記
憶部ｐｙの値が７になったら次の処理へ行く。（Ｓ−１
４）

【００５９】「ポイントｘ」をここに定める。もし記憶
部ｘが記憶部Ｗと同じ値になったら次の処理に行く。
（Ｓ−１５）

【００６０】「ポイントｙ」をここに定める。もし記憶
部ｙが記憶部Ｈと同じ値になったら次の処理に行く。
（Ｓ−１６）

【００６１】以上で、元の画像データである「画像１」
の全ての画素の処理が終了した。ただ、処理されたもの
が記憶されている「画像２」の値はまだ小数点以下の値
を含んでいるので、これ以下の処理で正数化する。（Ｓ
−１７）

【００６２】下記の「ポイントｙ２」まで以下の処理を
繰り返す。繰り返し回数は記憶部ｙでカウントする。
「ポイントｙ２」までの処理が完了したらここに戻り、
記憶部ｙの値が記憶部Ｈの値と同じになるまで記憶部ｙ
２に１を足していく。

【００６３】下記の「ポイントｘ２」まで以下の処理を
繰り返す。繰り返し回数は記憶部ｘでカウントする。
「ポイントｘ２」までの処理が完了したらここに戻り、
記憶部ｙの値がＷの値と同じになるまで記憶部ｘ２に１
を足していく。

【００６４】「画像２」から座標ｘ２，ｙ２の値を取り
出し、小数点以下を四捨五入し、その結果の値を記憶部
Ｓに記憶させる。

【００６５】「ポイントｘ２」をここに定める。もし記
憶部ｘ２が記憶部ｗと同じ値になったら次の処理に行
く。

【００６６】「ポイントｙ２」をここに定める。記憶部
ｙ２が記憶部Ｈと同じ値になったら次の処理に行く。

【００６７】全ての処理を終了する。

【００６８】この実施例で得られた結果画像「画像２」
を図６に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の画像処理方法によるぼかしの例を示す図
である。

【図２】実際のカメラでピントをずらして得たぼかしの
例を示す図である。

【図３】この発明の一実施例によるぼけと絞り形状画像
変換装置の全体構成を示す図である。

【図４】ぼけと絞り形状画像変換プログラムのフローチ
ャートである。

【図５】フィルム特性曲線を表す図である。

【図６】この発明のぼけと絞り形状画像変換装置による
処理結果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的読みとり手段などによって得られた
画像データの各画素から取得した値から、その値を得る
ために必要とした露光量を計算式ＬｏｇＥｎ＝１０
^∧（Ｄ^＊３．０−２）（ＬｏｇＥｎは露光量、Ｄはデー
タの値）によって求めその値を、用意した露光量を任意
の絞りの形のパターンデータの面積で割った値を、他の
画素のデータから同じように求めた露光量の値と重なり
合う部分を加算し、その露光量の値を計算式Ｄａｔａ＝
（Ｌｏｇ（Ｒ）／Ｌｏｇ（１０）＋２）／３（Ｒは加算
された露光量、Ｄａｔａは結果として得られるデータ）
によって求められた結果を画像データとして出力する機
能を持つことを特徴とする装置、またはその方法によっ
て処理を行うプログラムを記憶された媒体及び装置。
【請求項２】光学的読みとり手段などによって得られた
画像データの各画素から取得した値から、その値を得る
ために必要とした露光量を計算式ＬｏｇＥｎ＝１０
^∧（Ｄ^＊３．０−２）（ＬｏｇＥｎは露光量、Ｄはデー
タの値）によって求め、その値において計算処理を行
い、その計算結果の露光量の値を計算式Ｄａｔａ＝（Ｌ
ｏｇ（Ｒ）／Ｌｏｇ（１０）＋２）／３（Ｒは加算され
た露光量、Ｄａｔａは結果として得られるデータ）によ
って求められた結果を画像データとして出力する機能を
持つことを特徴とする装置、またはその方法によって処
理を行うプログラムを記憶された媒体及び装置。