JP2002125136A - ディジタル画像の輝度調整のためのディジタル画像処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、輝度予測情報を得るために赤色チ
ャネル情報の改善された予測性を利用するために、緑色
チャネルよりも赤色チャネルを更に強調しかつ青色チャ
ネルよりも緑色チャネルを更に強調する画像信号を得る
ことを目的とする。 【解決手段】 赤色、緑色及び、青色波長を含むオリジ
ナル画像の輝度バランス値を計算する方法であって、
（ｉ）赤色波長からの擬似輝度値の寄与は、緑色波長か
らの擬似輝度値の寄与よりも大きいか又は等しく、（ｉ
ｉ）緑色波長からの擬似輝度値の寄与は、青色波長から
の擬似輝度値の寄与よりも大きく、（ｉｉｉ）赤色及び
緑色波長からの擬似輝度値の寄与はゼロよりも大きいく
且つ、（ｉｖ）青色波長からの擬似輝度値の寄与はゼロ
よりも大きいか又はゼロと等しいａ）オリジナル画像か
ら１つ又はそれ以上の擬似輝度値を発生するステップ
と、ｂ）輝度バランス値を計算するために擬似輝度値を
使用するステップとを有する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には画像処
理の分野に関し、そして、特にディジタル画像の輝度特
性を調整する画像処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くのディジタル画像システムは、３つ
の主な構成要素の、原ディジタル画像を発生する機構、
ディジタル画像データを処理する機構、及び、画像を視
覚化する機構を有する。そのような多くのディジタル画
像システムは、最終的な表現される出力の視覚品質を改
善するために設計された、１つ以上の画像処理方法又は
アルゴリズムを有する。特に、対象の画像処理方法は、
ディジタル画像の全体的なバランス又は輝度を調整する
方法である。

【０００３】Ｊ．ＨｕｇｈｅｓとＪ．Ｋ．Ｂｏｗｋｅｒ
により１９６９年４月／５月の画像技術で発行された記
事の自動カラー印刷技術には、写真紙にカラーネガティ
ブフィルムを印刷する自動的な方法が記載されている。
この記事では、Ｈｕｇｈｅｓ他は、その方法を、当時の
広く行われた方法と、即ち大きな領域の透過濃度（ＬＡ
ＴＤ）と比較する。全体的なフィルムのネガの色をに検
知するＬＡＴＤ法は、単一色により支配されている自然
のシーンの色バランスを予測するのに失敗すると記載さ
れている。ＬＡＴＤ測定は、シーンが赤、緑及び青の物
体でランダムなサンプリングで構成されているときにの
み信頼性がある。Ｈｕｇｈｅｓ他により記載された新し
い方法は、合理的な空間の細部をを分解できる赤、緑及
び青色検知ラインスキャナでフィルムのネガを走査する
ステップと、赤色信号から緑色信号を減算し且つ赤色信
号から青色信号を減算して２つの色差信号を発生するス
テップと、色差信号の空間微分を形成するステップと、
色の活性を示さない画像領域を除去することによりフィ
ルムのネガの平均色バランスを計算し、且つ、プリント
の全体の色を調整するために色バランスの計算を使用し
て写真紙にフィルムのネガを露光するステップとを有す
る。ＨｕｇｈｅｓとＢｏｗｋｅｒにより採用された差分
動作は、隣接信号値の減算の計算、即ちグラディエント
信号を形成することを含む。ＨｕｇｈｅｓとＢｏｗｋｅ
ｒは、空間的な活性度及びそれらの領域でありそうであ
ることを示す画像の領域間のリンクを、色バランスの良
好な推定値であるとして認識した。

【０００４】Ｋｒａｆｔ他の米国特許番号５，０１６，
０４３は、写真光学的プリンタに関する色バランス化と
輝度バランス化を行う方法を開示する。開示では、写真
フィルムネガオリジナルが領域により光電子的に走査さ
れ、そして、各走査領域に対して３色濃度が決定され
る。各走査領域は、高解像度走査システムで発生された
複数の光電子的応答値を有する。走査領域の詳細なコン
トラストを記述する詳細なコントラストパラメータは、
複数の光電子的応答値から得られた最大値と最小値を見
つけることにより計算される。各走査領域に対する詳細
なコントラストパラメータは、露光量の決定のために、
走査領域の色濃度と共に評価される。これらの露光値
は、写真フィルムネガを通して写真紙に送られる光の量
を制御するのに使用され、そして、写真フィルムサンプ
ルの平均濃度に関連する。特に、濃度の補正では、詳細
なコントラストの高い走査領域は、低濃度コントラスト
の領域よりも濃いと考えられ、一方色補正は丁度反対に
行われる。

【０００５】Ｔ．Ｔｅｒａｓｈｉｔａ他の米国特許番号
４，９８４，０１３は、オリジナルネガを光電子的に
赤、緑及び青色感度で走査するステップと、隣接画素値
の赤、緑及び青色信号に対する色濃度差を計算するステ
ップと、色濃度差値をしきい値と比較するステップと、
色差値に基づき画素が物体か又は背景の何れかに属する
かを分類するステップと、画素の物体領域からサンプル
された統計的な量に基づき印刷露光を計算するステップ
とを有するカラー写真フィルムネガに対する露光の量を
計算する方法を開示する。代わりに、この方法は、色濃
度差値を構成するために色クロミナンス信号を使用する
ことを開示する。Ｔｅｒａｓｈｉｔａにより開示された
この方法は、印刷露光制御のための輝度バランスを計算
するのに空間微分を使用するアイデアを拡張することに
より、ＨｕｇｈｅｓとＢｏｗｋｅｒにより開示された原
理の上に構築する。しかし、Ｔｅｒａｓｈｉｔａにより
開示された方法は、ディジタル画像の輝度を調整するた
めの方法を教示しない。更に、輝度信号よりも色及び/
又はクロミナンス信号をもとにする画素分類の公式化
は、この方法をノイズに対してさらに影響を受けやすく
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の全ての方法は、
輝度修正を得るための基礎信号として、赤、緑及び、青
色画像チャネル又は、色チャネル差を使用する。赤、緑
及び、青色画像チャネルから得られた又は輝度修正情報
を得るために直接的に検知された輝度チャネルの使用
は、従来技術で既知でありそして何年も行われてきてい
る。これらの全ての方法において、緑色光の寄与は通常
は赤色光の寄与よりも大きいか又は等しい。これらの全
ての方法は良好に動作するが、青色画像チャネル情報
は、赤又は緑色画像チャネルの何れかと同じ程度には、
輝度情報の予測性に寄与しない。更に加えて、赤色画像
チャネルは、緑色チャネルよりも良好な予測性を生じ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、輝度予
測情報を得るために赤色チャネル情報の改善された予測
性を利用するために、緑色チャネルよりも赤色チャネル
を更に強調しかつ、青色チャネルよりも緑色チャネルを
更に強調する、赤、緑及び、青色画像チャネルから得ら
れる画像信号を得ることである。

【０００８】

【発明の実施の形態】ディジタル画像は１つ又はそれ以
上ディジタル画像チャネルを有する。各ディジタル画像
チャネルは、画素の２次元配列よりなる。各画素値は画
素の幾何学的領域に対応する画像捕捉装置により受信さ
れた光の量に関連する。カラー画像アプリケーションに
対しては、ディジタル画像は典型的には、赤、緑及び、
青色ディジタル画像チャネルよりなる。例えば、シア
ン、マゼンタ及び黄色画像チャネルのような他の構成
も、利用される。動画像アプリケーションに対しては、
ディジタル画像の時間シーケンスと考えられる。当業者
は、本発明は、制限はされないが上述のどのようなアプ
リケーションのディジタル画像に対しても適用できると
認識される。

【０００９】本発明は、ローとコラムに配置された画素
値の２次元配列としてディジタル画像を記述するが、当
業者は、モザイク（非直線形）にも適用できることは理
解される。当業者は、本発明は、オリジナル画素値を輝
度調整された画素値で置換することを記述するが、新た
な画像を輝度調整された画素値で形成し且つオリジナル
画素値を維持することはありふれている。

【００１０】図１は、本発明を示す輝度−クロミナンス
モジュール１１０のブロック図を示す。赤色、緑色及び
青色ディジタル画像チャネル（それぞれアイテム１１
１，１１２及び、１１３）を有するソースディジタル画
像は、輝度−クロミナンスモジュール１１０の入力とし
て示されている。擬似輝度信号発生器１１５は、赤色、
緑色及び青色ディジタル画像チャネルを受信しそして、
擬似輝度ディジタル画像チャネルを発生する。クロミナ
ンス信号発生器１１６は、赤色、緑色及び青色ディジタ
ル画像チャネルを受信しそして、２つのクロミナンスデ
ィジタル画像チャネル１１９を発生する。赤−緑ディジ
タル画像チャネルとクロミナンスディジタル画像チャネ
ルの使用を以下に詳細に説明する。本発明の重要な特徴
は、青色ディジタル画像チャネルからの寄与無し又はほ
とんど無しで、擬似輝度ディジタル画像チャネルを発生
するために、赤と緑色ディジタル画像チャネルを使用す
ることである。シーン輝度を予測するために分析される
ときに、擬似輝度ディジタル画像チャネルは、青色ディ
ジタル画像チャネルからの大きな寄与を含む赤色、緑色
及び青色ディジタル画像チャネルの他の組合せよりも良
い。

【００１１】ディジタル画像システムアプリケーション
の一般的な説明 本発明は、コンピュータハードウェアで実行される。図
２を参照すると、以下の説明は、画像捕捉装置１０、デ
ィジタル画像プロセッサ２０、画像出力装置３０、一般
的な制御コンピュータ４０を有するディジタル画像シス
テムに関する。システムは、コンピュータコンソールや
紙プリンタのようなモニタ装置５０を有する。システム
はキーボード又はマウスポインタのような、オペレータ
に対する入力装置制御も含む。更に、ここで使用される
ように、本発明は、コンピュータプログラムの形式デ実
行されても良く、そして、コンピュータメモリ装置４５
即ち、例えば、（フロッピー（登録商標）ディスクのよ
うな）磁気ディスク又は磁気テープのような磁気蓄積媒
体、光ディスク、光テープ又は、機械読出し可能なバー
コードのような光蓄積媒体、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）のような固
体電子蓄積装置、又は、コンピュータプログラムを蓄積
するのに採用されている他の物理装置又は媒体を含む、
コンピュータ読出し可能な蓄積媒体に蓄積されても良
い。本発明を説明する前に、本発明は、パーソナルコン
ピュータのような、既知のコンピュータシステムで実行
されることが好ましいということを注意することは理解
を容易にする。

【００１２】複数の捕捉装置１０が示され、本発明は、
種々の画像化装置から得られるディジタル画像に対して
使用できることを示す。例えば、図２は、画像捕捉装置
１０がカラーネガ又はスライドフィルム上にシーンを捕
捉する従来の写真フィルムカメラであるディジタル現像
システムと、フィルム上に現像された画像を走査するフ
ィルムスキャナを示し、ディジタル画像を発生する。デ
ィジタル画像プロセッサ２０は、意図された出力装置又
は媒体上に、気に入る画像を発生するためにディジタル
画像を処理する手段を提供する。複数の画像出力装置３
０が示され、本発明は、ディジタル写真プリンタ及びソ
フトウェアコピーディスプレイを含む種々の出力装置と
共に使用されることを示す。ディジタル画像プロセッサ
２０は、気に入る画像が画像出力装置３０に発生される
ように、全体の輝度及び／又はディジタル画像の階調度
を調整するためにディジタル画像を処理する。これらの
処理ステップ間の相互作用を以下に詳細に説明する。

【００１３】インターネットに基づくディジタル画像シ
ステムアプリケーションの一般的な説明 本発明は、制限はされないが、ワールドワイドウェブを
介してアクセスされるインターネットのようなコンピュ
ータネットワークを解して接続された複数のコンピュー
タと共に利用される。本発明の実行に関連するディジタ
ル画像処理手順の一部として、２つの中心的な構成要素
が具体化される。１）ソースディジタル画像内に含まれ
ている画素値から得られる輝度バランス値の計算、と
２）輝度を調整するために輝度バランス値を使用するソ
ースディジタル画像の変換である。１つ又は両方のこれ
らの中心的な構成要素は、単一のコンピュータ内で実現
されるが、しかし、輝度バランス値の計算とこの値に基
づく変換は異なるコンピュータで実行することも可能で
ある。

【００１４】図３に示す図は、コンピュータネットワー
ク４５を介して共に接続された図２に示す２つのコンピ
ュータシステムを示す。図３を参照すると、１つのコン
ピュータシステムがディジタル画像プロセッサ２０に接
続された画像捕捉装置１０と共に示され、一方他のコン
ピュータシステムがディジタル画像プロセッサ２０に接
続された画像出力装置３０共に示されている。画像捕捉
装置１０は、接続されたディジタル画像プロセッサ２０
により受信され且つ処理されるディジタル画像を発生す
る。ディジタル画像プロセッサ２０内で輝度バランス値
画計算される。ソースディジタル画像と輝度バランス値
は、コンピュータネットワーク４５を介して、第２のコ
ンピュータシステムに転送される。第２のコンピュータ
システムのディジタル画像プロセッサ２０は、ソースデ
ィジタル画像を受信し、そして、画像出力装置３０で気
に入る画像が出力されるように、ディジタル画像の全体
的な輝度を調整するのに輝度バランス値を使用する。

【００１５】図３には２つのコンピュータシステムが示
されているが、本発明は、２つ以上で実行してもよい。
本発明は、ソースディジタル画像を捕捉する第１のコン
ピュータシステムと、ソースディジタル画像が第２のコ
ンピュータシステムにより受信されそして輝度バランス
値を計算し、第３のコンピュータシステムが輝度バラン
ス値とソースディジタル画像を受信しディジタル画像の
輝度を調整し、第４のコンピュータシステムが輝度調整
されたディジタル画像を受信し処理されたディジタル画
像の視覚的表示を行うことにより実行することが可能で
ある。

【００１６】輝度バランス値はメタデータの例であり、
即ち、ディジタル画像に関連する非画素情報の１つであ
る。画像メタデータは、制限はされないが、どのように
ディジタル画像を捕捉したか、写真家の注釈のようなデ
ィジタル画像の意味の文脈を追加し、又は、ディジタル
画像に関する分析情報を追加するというような目的で使
用される。本発明は、ディジタル画像の輝度を調整する
画像メタデータを異なるコンピュータシステムで使用す
ることを可能とするために、コンピュータネットワーク
を介していくつかの画像メタデータのとして輝度バラン
ス値を送信する。

【００１７】カメラ露光システムアプリケーションの一
般的な説明 本発明は、露光制御の構成要素として、写真カメラ内で
利用されても良い。写真カメラシステムの例は、制限は
されないが、写真フィルムカメラ、ディジタルスチルフ
レームカメラ、ビデオカメラ、ディジタルビデオカメラ
及び、動画カメラを含む。図４を参照すると、ディジタ
ル写真カメラが示され、これは、開口装置１１、レンズ
１２、時間積分装置１３、感光性記録装置１４、感光性
モニタ装置１５、露光制御装置１６及び、ディジタル画
像プロセッサ２０を有する。

【００１８】シーン光分布は、レンズ１２により、オリ
ジナルシーンの焦点面を形成する感光性記録装置１４上
に焦点が合わされる。感光性記録装置１４は、光を受け
そして、画像化された光分布の強度を記録する。感光性
記録装置１４は、制限はされないが、写真フィルム又
は、固体ＣＣＤ画像電子装置である。感光性記録装置１
４により受信された光の量は、開口装置１１と時間積分
装置１３により調整される。開口装置１１は、レンズ１
２の光通過部分の実効直径を変化させることにより、光
の量を調整する。時間積分装置１３は、焦点の合わされ
た光が感光性記録装置１４上に残る時間の長さ変化させ
ることにより、受信された光の量を調整する。写真フィ
ルムカメラに関しては、時間積分装置１３は画像化動作
中は開きそれ以外は閉じているシャッタである。露光制
御装置１６は、開口装置１１と時間積分装置１３の両方
を調整する。写真フィルムカメラシステムでは、感光性
モニタ装置１５は、写真フィルムと比較して減少した空
間解像度感度を伴なう電子的感光装置である。又感光性
モニタ装置１５に、感光性要素の検知された電気的応答
をディジタル画素値に変換する手段も含まれている。デ
ィジタルスチルフレームカメラシステムに関しては、写
真フィルムカメラシステムと同様に、感光性モニタ装置
１５は別の装置であり、又は、感光性記録装置１４それ
自身である。何れのシステムに関しても、感光性モニタ
装置１５はディジタル画像プロセッサ２０により受信さ
れるソースディジタル画像を発生する。

【００１９】露光制御装置１６は、ディジタル画像プロ
セッサ２０から輝度バランス値を受信する。写真カメラ
システムは、露光制御装置１６が輝度バランス値を適切
に変換するように較正されねばならない。露光制御装置
は、感光性記録装置１４の速度Ｓｖの知識を有する。露
光制御装置１６は、以下の数学的な関係に従って、開口
装置１１の直径と感光性記録装置１４の露光時間長を調
整する。 Ａｖ＋Ｔｖ＝Ｂｖ＋Ｓｖ ここで、開口値Ａｖは、以下の式、 Ａｖ＝ｌｏｇ_２（Ｆｎ^２） により与えられ、ここでＦｎ項はレンズ開口の写真Ｆ値
であり、値Ｔｖは式、 Ｔｖ＝ｌｏｇ_２（τ） により与えられ、ここでτ項は、時間積分装置１３の調
整された秒での露光時間長であり、項Ｓｖは以下の式、 Ｓｖ＝ｌｏｇ_２（πｓ） により与えられる速度値であり、ここで、ｓは感光性記
録装置１４のＩＳＯ写真速度定格である。輝度値Ｂｖ
は、以下の式、 Ｂｖ＝Ｃ_１ｂ＋Ｃ_０ ここで、Ｃ_１とＣ_０は、数値較正定数であり、ｂはディ
ジタル画像プロセッサ２０から受信された輝度バランス
値を示す。

【００２０】露光制御装置は１つ以上の動作モードを有
しても良いが、しかし、２つのモードが最も有益であ
る。開口Ａｖモードでは、露光制御装置１６は、カメラ
の操作者に対して開口値Ａｖを設定することを可能と
し、同時に露光制御装置１６は式、 Ｔｖ＝Ｂｖ＋Ｓｖ−Ａｖ による時間値Ｔｖを設定する。時間Ｔｖモードでは、露
光制御装置１６はカメラの操作者に対して、時間値Ｔｖ
を設定することを可能とし、同時に露光制御装置１６は
式、 Ａｖ＝Ｂｖ＋Ｓｖ−Ｔｖ による開口値Ａｖを設定する。本発明は、カメラ露光を
決定する複雑な関係と共に使用できる。

【００２１】本発明の代わりの実施例では、感光性モニ
タ装置１５は単一要素フォトセルである。赤−緑波長強
調の光学的フィルタが、感光性モニタ装置１５とシーン
光分布位置の間に配置される。単一要素フォトセルの出
力は、上述のような輝度バランス値を発生する。

【００２２】プリンタ露光システムアプリケーションの
一般的な説明 本発明は、コンピュータハードウェアで実行される。図
５を参照すると、以下の説明は光学的印刷システムに関
連する。写真フィルム画像３１は、写真画像の空間密度
分布に関連するソースディジタル画像を発生する、フィ
ルムスキャナ３２により受信される。本発明で使用され
る写真画像の幾つかの例は、写真フィルムネガ、写真ス
ライドフィルムスライド及び、反射紙印刷である。この
ソースディジタル画像は、輝度バランス値を発生するデ
ィジタル画像プロセッサ２０により受信される。ディジ
タル画像プロセッサ２０は、入力制御装置６０からの操
作者制御の下で、汎用制御コンピュータ４０に接続され
る。モニタ装置５０は、光学的印刷システムに関する診
断情報を表示する。写真画像は、露光中に写真画像を適
所に保持する、ゲート装置３６に内に配置される。ラン
プハウス３４は、写真画像３１を通して送られそしてレ
ンズ１２により写真受容体３８上に焦点が合わされる照
明源を提供する。本発明の好適な実施例は、写真受容体
３８として写真紙を使用するが、しかし、本発明は、制
限はされないが、写真フィルムネガ又は、写真スライド
フィルムのような他の形式の写真受容体を用いても実行
できる。時間積分装置１３は、ランプハウス３４からの
焦点が合わされたビームが写真受容体３８を露光するこ
とを可能とする可変の時間長の間に、シャッタを開閉す
る。露光制御装置１６は、ディジタル画像プロセッサ２
０から輝度バランス値を受信する。露光制御装置１６
は、時間積分装置のシャッタが開放している時間長を調
整するために輝度バランス値を使用する。

【００２３】露光制御装置１６は、ランプハウス３４の
強度と写真受容体３８の写真感度に対して較正されねば
ならない。適切な印刷露光に対して要求される時間長ｔ
の数学的関係は、

【００２４】

【数１】 により与えられる。ここで、Ｄ_１Ｄ_２Ｄ_３及び、Ｄ_０は
数値較正定数であり、ｂは輝度バランス値である。

【００２５】本発明の代わりの実施例では、単一要素フ
ォトセル感光性モニタ装置１５が、写真画像３１を検知
するのに使用される。赤−緑波長強調光学的フィルタ
が、フォトセルと写真画像３１の間の位置に適所に配置
される。単一要素フォトセルの出力は、上述の輝度バラ
ンス値を発生する。

【００２６】ディジタル画像プロセッサ２０の一般的な
説明 図２に示すディジタル画像プロセッサ２０を、図６に更
に詳細に示す。本発明により採用されているディジタル
画像プロセッサ２０の一般的な形式は、画像処理モジュ
ールの従属接続されたチェインである。ソースディジタ
ル画像は、処理されたディジタル画像を出力に発生する
ディジタル画像プロセッサ２０により受信される。ディ
ジタル画像プロセッサ２０内に含まれている各画像処理
モジュールは、ディジタル画像を受信し、ディジタル画
像を変更し、又は、ディジタル画像からある情報を得
て、そして、その出力ディジタル画像を次の画像処理モ
ジュールに送る。本発明は他の画像処理モジュールと共
に使用されることができることを示すために、ディジタ
ル画像プロセッサ２０内の第１と最後の処理モジュール
として、２つの改善変換モジュール２２が示されてい
る。改善変換モジュール２２の例は、制限はされない
が、空間の細部をシャープにするように設計されたモジ
ュール、ノイズを除去するように設計されたモジュー
ル、色改善するように設計されたモジュール、及び、デ
ィジタル画像の階調を改善するように設計されたモジュ
ールを含んでも良い。

【００２７】好適なディジタル画像プロセッサ２０ 本発明により採用されている画像処理プロセッサの縦続
接続されたチェインを図７に示す。捕捉装置１０により
発生されたソースディジタル画像は、色変換モジュール
２４により受信される。色変換モジュール２４により発
生された出力ディジタル画像は、対数変換モジュール２
６により受信される。対数変換モジュール２６により発
生された出力ディジタル画像は、輝度階調モジュール１
００により受信される。輝度階調モジュール１００によ
り発生された出力ディジタル画像は、図２に示すディジ
タル画像プロセッサ２０により処理された、処理された
ディジタル画像を構成する。

【００２８】色変換モジュール２４の詳細 本発明の実効性に影響を与える捕捉装置１０により発生
されたディジタル画像の特徴は、カラーディジタル画像
を発生する捕捉装置に関連する色空間メトリック（基
準）である。典型的には、捕捉装置１０は、感光性変換
要素により受信された色の付された光の相対的な量を決
定する３つの色スペクトルフィルタを統合する。色変換
が、輝度階調モジュール１００に与える前にディジタル
画像に与えられるならば、スペクトルフィルタの特徴に
従って、本発明では良い結果が得られる。しかし、色変
換の適用は本発明を実行するのに要求はされないが、色
変換が入力及び／又は出力装置のスペクトル特性に基づ
いて与えられるならば、最適な結果が得られる。

【００２９】本発明により採用されている色変換法は、
３掛ける４マトリクス変換である。この変換は、入力カ
ラー画素値の線形結合として新たなカラー画素値を発生
する。入力カラー画像は赤色、緑色及び青色ディジタル
画像チャネルより構成される。各ディジタル画像チャネ
ルは、同数の画素を有する。Ｒ_ｉｊ，Ｇ_ｉｊ及び、Ｂ
_ｉｊは、ｉ番目のローとｊ番目のコラムに配置された赤
色、緑色及び青色ディジタル画像チャネルに対応する画
素値を参照する。Ｒ’_ｉｊ，Ｇ’_ｉｊ及び、Ｂ’
_ｉｊが、出力カラーディジタル画像の変換された画素値
を参照するとする。入力と出力画素値に関連する３掛け
る４マトリクス変換は、以下のようである。

【００３０】

【数２】 ここで、τ_ｍｎ項は、３掛ける４マトリクス変換の係数
である。これらの１２の数は、捕捉装置１０のスペクト
ルと図２に示す意図された画像出力装置３０に特定であ
る。

【００３１】ディジタル画像に色変換を適用するための
異なる方法が存在し、例えば、３次元ＬＵＴは大きな計
算コストではあるが、より良い結果を達成する。
τ_１０、τ _２０、及び、τ_３０がゼロに設定されている
場合には、単純化された３掛ける３マトリクスとなる。
本発明の目的のために、３掛ける３マトリクス変換、３
掛ける４マトリクス変換及び、３次元ＬＵＴは、全て色
変換の例である。

【００３２】対数変換プロセッサ２６の詳細 本発明の実効性に影響を与える捕捉装置１０により発生
されたディジタル画像の特性は、ディジタル画像を発生
する捕捉装置に関連するコード値領域である。典型的に
は、捕捉装置１０は、画像化された光をアナログ電気信
号に変換する感光性変換要素を統合する。アナログディ
ジタル変換器装置は、アナログ電気信号を、ディジタル
コード値の組みに変換するのに使用される。これらのデ
ィジタルコード値は、捕捉装置１０により発生された出
力ディジタル画像の数値画素値を構成する。捕捉装置１
０のコード値領域特性は、出力ディジタルコード値と受
信された光の入力強度値との間の関係を記述する。

【００３３】多くの感光性変換器要素は、線形特性応答
を有し、即ち、発生された電気的なアナログ信号は、受
信された光の強度に線形に比例する。多くのアナログデ
ィジタル変換器装置は線形特性応答を有し、即ち、発生
されたディジタルコード値は、受信された電気的アナロ
グ信号の強度に線形に比例する。線形変換器要素と線形
アナログディジタル変換器が捕捉装置により採用される
場合には、結果の出力コード値は、受信された光の強度
と線形な関係を有する。このように、この線形な関係を
示す捕捉装置により発生されたディジタル画像は、元の
光の強度と線形な関係を有する数値画素値を有する。そ
のようなディジタル画像は、線形コード値領域特性を有
すると呼ぶ。

【００３４】本発明は、線形コード値領域特性を有する
ディジタル画像に適用される。しかし、入力ディジタル
画像が対数的コード領域特性を有する場合でも、即ち、
数値画素値が元の光の強度と対数関係を有する場合で
も、本発明は良い結果が得られる。図７に示す対数変換
モジュール２６は、輝度階調モジュール１００へ入力さ
れるディジタル画像のコード値領域特性を変更するのに
採用される。対数変換モジュール２６は、ＬＵＴのイン
デックスに対して対数関係を有する数値が配置されたル
ックアップテーブル（ＬＵＴ）変換を発生する。ｐ_ｉｊ
はｉ番目のローとｊ番目のコラムに配置されたディジタ
ル画像チャネルに対応する画素値を参照する。ｐ’_ｉｊ
はＬＵＴ変換で発生された出力カラーディジタル画像の
変換された画素値を参照する。入力と出力画素値に関連
するＬＵＴ変換は、以下のようである。 ｐ’_ｉｊ＝ＬＵＴ[ｐ_ｉｊ] ここで、[ ]表記は、ＬＵＴインデックス化動作、即
ち、出力画素値ｐ’_ｉｊは、入力画素値ｐ_ｉｊにより与
えられるインデックスでＬＵＴに蓄積された数値により
与えられることを示す。ＬＵＴに蓄積された値は以下の
数学的関係で計算される。 ＬＵＴ[ｋ]＝Ｌ_０＋Ｌ_１ｌｏｇ（ｋ＋ｋ_０） ここで、Ｌ_０とＬ_１はスケールを決定するのに使用さ
れ、出力画素値と定数ｋ_０はゼロの対数を計算すること
を避けるのに使用される。

【００３５】対数変換モジュール２６により行われる数
学的な動作は、単一値化関数変換の例であり、即ち、各
入力値は、単一の対応する値を有する。この動作は、コ
ンピュータハードウェア又はソフトウェア内の連続する
数学的動作（加算、対数、乗算、加算）として実行され
る。しかし、大きなディジタル画像に対しては、同じ動
作は、ＬＵＴ変換として、更に計算的に効率的に実行さ
れる。本発明の目的のために。ＬＵＴ動作と数学的動作
の連続は対数的な変換と呼ばれる。

【００３６】輝度階調モジュール１００の好適な実施例
の詳細 図７に示す輝度階調モジュール１００は、更に詳細に図
８に示されている。輝度階調モジュール１００は、暗す
ぎるか又は明るすぎるかを決定するためにソースディジ
タル画像を分析し、対応する輝度階調関数ＬＵＴを発生
し、そして、木輝度調整されたディジタル画像を発生す
るために、輝度階調関数ＬＵＴをソースディジタル画像
に適用する。

【００３７】図８を参照すると、ソースディジタル画像
チャネルの、赤色、緑色及び青色ディジタル画像チャネ
ルに対応する３つのチャネルは、輝度−クロミナンスモ
ジュール１１０により受信される。モジュールは、３つ
のディジタル画像チャネル、擬似輝度ディジタル画像チ
ャネル、及び、２つのクロミナンスディジタル画像チャ
ネルを発生する。擬似輝度ディジタル画像チャネルは、
擬似輝度ディジタル画像チャネルを発生するパクセル化
（ｐａｘｅｌｉｚａｔｉｏｎ）モジュール１２０により
受信される。輝度変換モジュール１３０は、パクセル化
された擬似輝度ディジタル画像チャネルとソースディジ
タル画像チャネルを受信し、そして、輝度調整されたデ
ィジタル画像チャネルを発生する。輝度調整されたディ
ジタル画像チャネルは、図２，３及び４に示す、処理さ
れたディジタル画像としても参照される輝度調整された
ディジタル画像を構成する。

【００３８】輝度−クロミナンスモジュール１１０の詳
細 図８に示す階調輝度モジュールの分析フェーズは、ＧＭ
とＩＬにより示される擬似輝度ディジタル画像チャネル
と２つのクロミナンスディジタル画像チャネルより構成
される、ソースディジタル画像の擬似輝度／クロミナン
ス、又はＬＣＣディジタル画像、バージョンを発生する
ために、輝度−クロミナンスモジュール１１０を採用す
る。輝度−クロミナンスモジュール１１０は、赤色、緑
色及び青色画素値を、擬似輝度及びクロミナンス画素値
に変換するために３ｘ３マトリクス変換を採用する。Ｒ
_ｉｊ、Ｇ_ｉｊ及び、Ｂ_ｉｊは、ｉ番目のローとｊ番目の
コラムに配置された赤色、緑色及び青色ディジタル画像
チャネルに対応する画素値を参照するとする。Ｌ_ｉｊ、
ＧＭ_ｉｊ及び、ＩＬ_ｉｊは、出力ＬＣＣディジタル画像
のそれぞれの、変換された擬似輝度、第１のクロミナン
ス及び、第２のクロミナンス画素値を参照するとする。
入力と出力画素値に関連する３ｘ３マトリクス変換は以
下のようである。 Ｌ_ｉｊ＝０．６０Ｒ_ｉｊ＋０．４０Ｇ_ｉｊ＋０．００Ｂ_ｉｊ ＧＭ_ｉｊ＝−０．２５Ｒ_ｉｊ＋０．５０Ｇ_ｉｊ−０．２５Ｂ_ｉｊ ＩＬ_ｉｊ＝−０．５０Ｒ_ｉｊ＋０．５０Ｂ_ｉｊ 本発明の代わりの実施例は、以下の数学公式を使用す
る。 Ｌ_ｉｊ＝０．５０Ｒ_ｉｊ＋０．４８Ｇ_ｉｊ＋０．０２Ｂ_ｉｊ ＧＭ_ｉｊ＝−０．２５Ｒ_ｉｊ＋０．５０Ｇ_ｉｊ−０．２５Ｂ_ｉｊ ＩＬ_ｉｊ＝−０．５０Ｒ_ｉｊ＋０．５０Ｂ_ｉｊ 減少された青色チャネルの寄与と増加された赤色チャネ
ルの寄与を有することを特徴とする擬似輝度信号を使用
することの優位点は、シーン輝度予測の目的のための予
測性の増加である。輝度信号又は、擬似輝度チャネルへ
の赤色、緑色及び青色チャネルの寄与の異なる混合で構
成された擬似輝度信号に関して動作する空間フィルタの
実験は、青色チャネル成分の寄与がゼロに減少されたと
きに、良い結果を示した。シーン輝度予測性能への影響
は、青色チャネル成分が、０．３３３から０．０へ減少
するにつれて徐々に起こる。０．０から０．１０範囲へ
の係数のような、青色チャネル寄与の他の係数は、より
良い輝度予測性能を発生する。

【００３９】多くのアルゴリズムの青色チャネルに対す
る標準的な係数は０．１１に設定され、赤色係数は０．
３０そして、緑色係数は０．５９に設定される。輝度信
号に対するこの赤色、緑色及び青色チャネル寄与の混合
は、おおよそ人間の視覚応答と一致する。従って、青色
チャネル係数を０．１１以下に設定することは実際には
使用されていなかった。本発明は、改善された輝度予測
性能の結果となる０．１１以下の青色チャネル係数を使
用する。例えば、色差信号の、輝度信号でない、画像信
号を使用する輝度予測法が開示される。しかし、輝度予
測法の目的で、赤色、緑色及び青色係数が全てゼロより
大きいか又は等しく、青色係数は０．１１以下の擬似輝
度信号の使用は、本発明に唯一である。また、赤色、緑
色及び青色係数が全てゼロより大きいか又は等しく、青
色係数は０．１１以下で且つ、赤色チャネル係数が緑色
チャネル係数よりも大きいか又は等しい、擬似輝度信号
の使用は、本発明に唯一である。

【００４０】本発明の好適な実施例は、０．６０の赤色
係数、０．４０の緑色係数及び、０．０の青色係数を使
用する。係数は、画像データベースと、空間フィルタを
使用する異なる輝度予測法の範囲を伴なう実験により得
られた。最適化の詳細とことなる空間フィルタの詳細を
以下に，更に詳細に説明する。当業者は、本発明は、上
述の係数値以外の改善された輝度予測性能で実行できる
ことは認識される。

【００４１】擬似輝度ディジタル画像チャネルへの無視
できる青色チャネルの寄与で、輝度ディジタル画像チャ
ネルは、黄色ディジタル画像チャネルが赤色と緑色成分
により構成されるので、黄色ディジタル画像チャネルと
考えられる。しかし、少量の青色チャネル寄与で、擬似
輝度信号は黄色信号から区別される。

【００４２】本発明は、目に見えるスペクトラムに関す
る赤色、緑色及び青色項を使用する。当業者は、ディジ
タル画像の赤色ディジタル画像チャネルに対応する信号
は、主に、目に見えるスペクトラムのより長い波長から
寄与されることは認識する。この説明により、目に見え
るスペクトラムの短波長と中波長は赤色ディジタル画像
チャネルに対応する信号に寄与しないことを意味するこ
とを意図するものではない。しかしながら、赤色ディジ
タル画像チャネルへの目に見えるスペクトラムの大部分
は、より長い目に見える波長からである。同様に、青色
ディジタル画像チャネルは、主に、目に見えるスペクト
ラムの短波長から寄与され、そして、緑色ディジタル画
像チャネルは、主に、目に見えるスペクトラムの中波長
から寄与される。

【００４３】当業者には、本発明は、画像のディジタル
化（例えば、走査された写真フィルム画像）前にスペク
トルフィルタで擬似輝度信号を構成することにより行わ
れ得ることはことも理解されよう。

【００４４】パクセル化モジュール１２０の詳細 輝度階調モジュール１００の本発明の好適な実施例を図
８に示す。ソースディジタル画像の３つのディジタル画
像チャネル（赤、緑及び青）は、ＧＭとＩＬで示される
擬似輝度ディジタル画像チャネルと２つのクロミナンス
ディジタル画像チャネルを含む、ＬＣＣディジタル画像
を発生する、輝度−クロミナンスモジュール１１０へ入
力される。ＬＣＣディジタル画像は、パクセル化された
擬似輝度ディジタル画像チャネル、パクセル化されたＧ
Ｍディジタル画像チャネル及び、パクセル化されたＩＬ
ディジタル画像チャネルを有するパクセル化されたＬＣ
Ｃディジタル画像を発生する、パクセル化モジュール１
２０により受信される。輝度シーンバランスモジュール
１３０は、パクセル化ＬＣＣディジタル画像と赤色、緑
色及び青色ディジタル画像チャネルを受信し且つ、輝度
調整されたディジタル画像を発生する。

【００４５】図９を参照すると、パクセル化モジュール
１２０の図は、２０４８垂直画素と３０７２水平画素を
特徴とする例示のソースディジタル画像チャネルを示
す。ソースディジタル画像チャネルの全ての画素が出力
パクセル化ディジタル画像チャネルを発生するために使
用されるわけではない。内部画素領域１２２が、画像領
域の中心５６．２パーセントから選択される。これは、
ソースディジタル画像チャネルの７５パーセントの寸法
の画素領域に対応する。示された例示の画像に対して
は、内部画素領域１２２は、２０３４画素の水平寸法
と、１５３６画素の垂直寸法を有する。出力パクセル化
ディジタル画像チャネルは、３６水平及び２４垂直画素
を含む。各出力パクセル化ディジタル画像チャネルは、
ソースディジタル画像チャネル内のパクセル領域１２４
に対応する。

【００４６】パクセル領域内に含まれる複数の画素値か
ら１つの画素値を計算する多くの方法が存在する。画素
平均は、その係数計算設計により本発明の好適な実施例
により使用される方法である。ｐ_ｉｊは、パクセル領域
に対応する画素値を表し、ｑ _ｍｎは、パクセル化された
ディジタル画像チャネルのｍ番目のローとｎ番目のコラ
ムに配置された計算された画素値である。ｐｉｊの値は

【００４７】

【数３】 により与えられる。ここで、Ｎは、パクセル領域内に含
まれる画素の数を示す。図９に示された例に対しては、
パクセル領域は、Ｎの値を４０９６に等しくする６４ｘ
６４画素値を有する。パクセル化処理は、空間的なフィ
ルタ畳み込みに続いて画素サブサンプリング処理により
達成される。本発明により使用されるこの方法は、計算
的に更に効率が高い。

【００４８】輝度階調モジュール１００の代わりの実施
例の詳細 輝度階調モジュール１００の本発明の代わりの実施例を
図１０に示す。ソースディジタル画像の３つのディジタ
ル画像チャネル（赤、緑及び青）は、ＧＭとＩＬにより
示される擬似輝度ディジタル画像チャネルと２つの２つ
の擬似クロミナンスディジタル画像チャネルＬＣＣディ
ジタル画像を発生する輝度−クロミナンスモジュール１
１０に入力される。ＬＣＣディジタル画像は、擬似輝度
ディジタル画像チャネル、パクセル化されたＧＭディジ
タル画像チャネル及びパクセル化されたＩＬディジタル
画像チャネルを有するパクセル化されたＬＣＣディジタ
ル画像を発生する、パクセル化モジュール１２０により
受信される。輝度シーンバランスモジュール１３０は、
パクセル化されたＬＣＣディジタル画像と擬似輝度ディ
ジタル画像チャネルを受信し、そして、輝度調整された
擬似輝度ディジタル画像チャネルを発生する。ＧＭ及び
ＩＬディジタル画像チャネルと輝度調整された擬似輝度
ディジタル画像チャネルは、輝度調整されたディジタル
画像を発生するＲＧＢ変換器１４０へ入力される。

【００４９】輝度変換モジュール１３０の詳細 輝度変換モジュール１３０の詳細を図１１に示す。パク
セル化されたＬＣＣディジタル画像は、輝度バランス値
ψ、即ち、ソースディジタル画像の好適な平均輝度に対
応する数値を発生する、輝度シーンバランスモジュール
１５０により受信され且つ分析される。輝度バランス値
ψと基準グレー値ρは、輝度階調機能を計算する階調関
数発生器１６０により受信される。階調関数アプリケー
タ１７０は、１つ又はそれ以上のソースディジタル画像
チャネルと輝度階調関数を受信し、そして、輝度階調関
数をソースディジタル画像チャネルに与える。処理され
たディジタル画像チャネルは、バランスされたディジタ
ル画像チャネルと呼ばれる。階調関数アプリケータ１７
０の好適な実施例の実行は、赤色、緑色及び青色ディジ
タル画像チャネルを受信し、そして、赤色、緑色及び青
色のバランスされたディジタル画像チャネルを発生す
る。

【００５０】基準グレー値ρは、ディジタル画像システ
ムにより採用されている構成手順に依る数値定数であ
る。それは、輝度調整の必要のないディジタル画像の好
適な輝度に対応する画素値を表す。基準グレー値ρに等
しい構成された輝度バランス値ψを有する本発明で処理
されたこのようなディジタル画像は、輝度調整が必要な
い。基準グレー値ρを決定する最も良い方法は、適切に
露光された捕捉装置で発生されたディジタル画像が好適
な又は最適な表現を発生するように、出力装置制御を調
整することを有する。

【００５１】輝度バランス値ψと基準グレー値ρの間の
数値差は、輝度の変化又は必要な輝度調整の量を示す。
この量は、輝度シフト値δと呼び、式 δ＝ρ−ψ で与えられる。ソースディジタル画像チャネル画素値ｐ
_ｉｊを出力のバランスされたディジタル画像値ｐ’_ｉｊ
に関連させる数学公式は、 ｐ’_ｉｊ＝ｐ_ｉｊ＋δ により与えられる。階調関数発生器１６０と階調関数ア
プリケータ１７０の組合せにより行われる輝度調整は、
単一値関数変換の例である。即ち、各入力値は出力値に
対応する単一値を有する。この動作はコンピュータハー
ドウェア又はソフトウェア内で加算又は減算動作として
実行される。しかし、大きなディジタル画像に対して
は、同じ動作が、ＬＵＴ変換として、更に計算的に効率
よく実行される。輝度調整ＬＵＴは、 ＬＵＴ[ｋ]＝ｋ＋δ として計算され、ここで、画素値の全範囲に及ぶ値を仮
定する。階調関数アプリケータ１７０は、ＬＵＴを、 ｐ’_ｉｊ＝ＬＵＴ[ｐ_ｉｊ] としてディジタル画像チャネルの画素値に与える。ここ
で、[ ]表記は、ＬＵＴのインデックス化動作を示し、
即ち、出力画素値ｐ’_ｉｊは入力画素値ｐ_ｉｊにより与
えられるインデックスでＬＵＴに蓄積された数値により
与えられる。階調関数発生器１６０により発生されたＬ
ＵＴは、階調関数の実行を構成する。当業者は、本発明
は線形輝度階調関数に制限されないがしかし、ディジタ
ル画像の輝度とコントラスト特性を同時に変更する更に
複雑な階調関数、即ち非線形階調関数も使用できること
は認識される。

【００５２】輝度シーンバランスモジュール１５０の詳
細 図１２を参照すると、輝度シーンバランスモジュール１
５０は１つ又はそれ以上の輝度予測モジュール２００を
有し、その各々は輝度予測値λを発生する。個々の輝度
予測モジュール２００からの輝度予測値は、Ｍ個のモジ
ュールに対して１，２，．．．，Ｍと番号が付され、そ
して、発生される輝度予測値は、λ_１，λ_２，．．．λ
_Ｍとして示される。輝度予測値は、図１１に示す階調関
数発生器１６０により受信される単一の出力輝度バラン
ス値ψを発生するために、輝度予測発生器２０５により
結合される。

【００５３】図１２に示される図は、３つの輝度予測モ
ジュール２００を示し、本発明は、他の輝度予測モジュ
ールと共に使用できることを示す。２つの輝度予測モジ
ュール２００が、本発明の好適な実施例は単一の輝度予
測モジュール２００を採用することが破線で示されてい
る。他の輝度予測モジュールの例示的な方法は、制限は
されないが、数学的平均、統計的メジアン、最大、最小
又は、画素の最大と画素の最小の平均を計算することを
含む。輝度予測発生器２０５により発生される輝度バラ
ンス値ψは、 ψ＝α_０＋λ_１−λ_１ｏ により与えられる数学的関係で計算される。ここで、λ
_１は輝度予測モジュール２００により計算された輝度予
測値であり、λ_１ｏは輝度予測値オフセットと呼ばれる
数値定数であり、α_０は輝度バランス値オフセットと呼
ばれる数値定数である。

【００５４】輝度予測値オフセットλ_１ｏは、基準グレ
ー値ρと輝度予測モジュール２００により発生されたλ
_１の予測値の間の差をあらわす、数値定数である。λ
_１ｏの値を決定する最も良い方法は、ディジタル画像の
データベースを捕捉し、ディジタル画像のデータベース
を処理し且つ計算されたディジタル画像のハードコピー
プリント表現を作成し、ディジタル画像のプリント表現
を最適化する人間の画像品質判断の組みを有し、最適化
されたプリント表現と計算されたプリント表現の間の差
に基づくλ_１ｏの値を設定する較正手順を含む。

【００５５】図２を参照すると、テストディジタル画像
の組みは、捕捉装置１０により発生され、本発明を採用
するディジタル画像プロセッサ２０で処理され、そし
て、ハードコピープリントが画像出力装置３０で各テス
ト画像に対して発生される。Ｎのテスト画像の組みに対
して、λ_１ｏとα_０の値に対して、一時的にゼロに設定
される。各ディジタル画像は、ディジタル画像プロセッ
サ２０で処理され、そして、輝度バランス値
ψ_１，．．．ψ_Ｎが発生される。ψのこれらの計算され
た値は、Ｂ_１， ，Ｂ_Ｎで示されるアルゴリズムバラン
ス値の組みと呼ばれる。人間の画像品質判断の組みは、
ハードコピープリントを見て、そして、各テスト画像プ
リントの輝度に関する判断を行う。各ディジタル画像
は、各テスト画像に対して最良の全体的な輝度が得られ
るまで、各判断により変更されたα_０の値で再度印刷を
行う。各テスト画像に対する輝度バランス値ψは、各画
像品質判断に対して記録され、且つ、画像品質判断の組
みを亘るψ値は、各テスト画像に対して平均化される。
Ｎのテスト画像の組みに対して、Ｎの平均輝度バランス
値ψ_１，．．．ψ_Ｎの組みが発生される。ψの最適化さ
れた値は、Ａ_１，，Ａ_Ｎで示される目標バランス値の組
みと呼ばれる。平均輝度予測値オフセットλ_１ｏの値
は、目標バランス値とアルゴリズムバランス値の間の差
を考慮して、公式

【００５６】

【数４】 により計算される。上述の式当り設定されるλ_１ｏの値
とゼロに設定された輝度バランス値オフセットα_０で、
システムは、平均品質画像判断の輝度の嗜好に較正され
る。λ_１ｏの実際の値は、基準グレー値ρの値と人間の
画像品質判断の嗜好に依存する。

【００５７】輝度バランス値オフセットα_０は、異なる
画像化アプリケーション又は個人的な嗜好に調整される
ことができる輝度嗜好を表す。平均輝度予測値オフセッ
トλ _１ｏに対する上述の較正方法で、輝度バランス値オ
フセットα_０の値はゼロに設定される。しかし、本発明
を採用する図２に示すディジタル画像システムの操作者
が、輝度予測値オフセットλ_１ｏの値を決定するのに使
用される画像品質判断の画像品質輝度嗜好と異なる画像
品質輝度嗜好を有する場合には、操作者は、輝度バラン
ス値オフセットα_０の値の変更を選択できる。モニタ装
置５０上に表現されたディジタル画像を見ている間に又
は画像出力装置３０により発生されたハードコピープリ
ントを見ることにより、走者者は、入力制御装置６０を
介してα _０の値の変更を指示できる。輝度バランス値オ
フセットα_０の変更は、システムにより処理される各個
々のディジタル画像に対して唯一に行われ又は、全ての
ディジタル画像に対して一度設定される。

【００５８】図１２を参照すると、本発明の代わりの実
施例は、複数の輝度予測モジュール２００を有する。複
数の輝度予測値λ_ｉから輝度バランス値ψの値を計算す
るために、輝度予測発生器２０５による本発明により採
用されている以下の数学的式は、 ψ＝α_０＋Σ_ｉα_ｉ（λ_ｉ−λ_ｉｏ） により与えられ、ここで、λ_ｉはｉ番目の輝度予測モジ
ュール２００の輝度予測値を示し、λ_ｉｏは対応する輝
度予測値オフセットを示し、α_ｉはｉ番目の輝度予測値
λ_ｉに対応する輝度予測係数を示し、そして、α_０は輝
度バランス値オフセットを示す。本発明のこの代わりの
実施例に対しては、輝度予測値オフセットλ_ｉｏの値
は、本発明の好適な実施例で使用されているのと同じ較
正法により決定される。各輝度予測値オフセットは、対
応する輝度予測係数は１に設定されそして、他の輝度予
測係数はゼロに設定されて決定される。

【００５９】輝度予測係数α_ｉの値は、直線回帰により
決定される。Ｎのテスト画像の組みに対しては、
λ_１ｉ，．．．，λ_Ｎｉにより示される輝度予測値λ_ｉ
の組みが発生される。値の２次元配列として示されてい
るように、輝度予測値λ_１ｉ，．．．，λ_Ｎｉは、Ｎ掛
けるＭ輝度予測マトリクス[λ]を構成する。目標バラン
ス値Ａ_１，，Ａ_Ｎは、Ｎ掛ける１マトリクス[Ａ]を構成
する。Ｍの輝度予測モジュール２００の組みに対して
は、対応するＭの輝度予測係数α_１，．．．，α_Ｍは、
Ｍ掛ける１マトリクス[α]を構成する。目標バランス
値、輝度予測値及び、輝度予測係数ｓに関連するマトリ
クス式は、 [Ａ]＝[λ][α] で与えられ、ここに、マトリクス[Ａ]と[λ]は既知であ
り、マトリクス[α]は知られていない。マトリクス[α]
の値は、以下の数学的公式、 [α]＝[[λ] ^t[λ]]^-1[λ] ^t [Ａ] により、与えられる。ここで、[λ]マトリクス要素は、

【００６０】

【数５】 により与えられ、ここで、λ_ｋｉは、ｋ番目のテスト画
像とｉ番目の輝度予測モジュール２００を示し、[ ] ^t
表記はマトリクス転置操作を示し、[ ] ^−１表記は逆
マトリクス操作を示す。輝度予測係数α_１，…，α_Ｍの
値は、[α]マトリクスの要素により与えられる。輝度バ
ランス値オフセットα_０は、直線回帰には影響されな
い。輝度バランス値オフセットα_０の値は、システム操
作者により選択される。

【００６１】本発明の第２の代わりの実施例は、輝度予
測発生器２０５により輝度バランス値ψを計算するため
に以下の数学公式、 ψ＝α_０＋Σ_ｉα_ｉλ_ｉ を使用する。ここで、[λ]マトリクス要素は、

【００６２】

【数６】 により与えられる。ここで、要素λ_ｋｉはｋ番目のテス
ト画像とｉ番目の輝度予測モジュール２００に対する輝
度予測値を示し、α_ｉはｉ番目の輝度予測値λ_ｉに対応
する輝度予測係数を表し、α_０は輝度バランス値オフセ
ットを表す。

【００６３】輝度予測係数α_ｉは、 [Ａ]＝[λ][α] により与えられる直線回帰式により決定される。ここ
で、マトリクス[Ａ]と[λ]は既知であり、[α]は知られ
ていない。マトリクス[α]の値は以下の数学公式 [α]＝[[λ] ^t[λ]]^-1[λ] ^t [Ａ] により、与えられる。ここで、[ ] ^t表記はマトリクス
転置操作を示し、[ ] ^−１表記は逆マトリクス操作を示
す。輝度予測係数α_１，…，α_Ｍの値は、[α]マトリク
スの要素により与えられる。輝度バランス値オフセット
α_０は、直線回帰により与えられる。輝度バランス値オ
フセットα_０は、システム操作者により選択される。

【００６４】輝度予測モジュール２００の詳細 空間重みマスクは、数値重み係数の２次元配列である。
空間重みマスクの数値重み係数は、画素位置の相対的な
重要度に関連する。空間重みマスクは、ディジタル画像
チャネルの画素値の相対的な重要度を及び、も水漬ける
ためにディジタル画像チャネルと共に使用される。

【００６５】図１３を参照すると、ガウスマスク発生器
２５０は、パクセル化され擬似輝度ディジタル画像チャ
ネルと同じ空間寸法で、ガウス空間重み付けマスクを発
生する。本発明に従って、重み係数は、２つ以上の可能
な値を有する本発明の好適な実施例では、ガウス重みマ
スクの重み係数は、以下の２次元ガウス公式

【００６６】

【数７】 で計算された連続する数値範囲を有する０．０から１．
０の範囲である。ここで、ξ_ｉｊは、ｉ番目のローとｊ
番目のコラムに位置するガウス重み係数値を示し、ｉ_０
とｊ_０はガウス関数の中心の垂直及び水平インデックス
を表し、σ_ｉとσ _ｊは、水平及び垂直が薄標準偏差値を
示し、そして、Ｋは、周辺画素位置に対する中心画素位
置の相対的な重要性を調整する数値定数である。

【００６７】ガウス関数中心の配置は、処理されている
対応するディジタル画像の向きに依存する。向きが未知
ならば、数値定数ｉ_０はガウス空間重みマスクの垂直寸
法の２分の１に設定される。同様に、数値定数ｊ_０はガ
ウス空間重みマスクの水平寸法の２分の１に設定され
る。このような図９に示す来示のディジタル画像に対し
て、数値定数ｉ_０は０から３５の画素インデックス範囲
を仮定すると１７．５に設定される。同様に、数値定数
ｊ_０は０から２３の画素インデックス範囲を仮定すると
１１．５に設定される。参考のために、０水平と０垂直
の画素インデックスは、図９に示すパクセル化された擬
似輝度ディジタル画像の左上部過度に対応するガウス空
間重みマスクの上部を表す。ディジタル画像の向きが知
られている場合には、ガウス関数の中心はガウス空間重
みマスクの低部に向かって６０パーセントの位置に配置
される。上述の例に対して、ｉ_０の値は１７．５に設定
され、そして、ｊ_０の値は１３．８に設定される。

【００６８】本発明の好適な実施例は、パラメータＫに
対して０．２５の値を使用する。これは、中心画素対周
辺画素に関して約３対１の重み比を達成する。多くのデ
ィジタル画像での実験は、この値は良好に動作する値で
あることを示す。σ_ｉとσ_ｊの値は、他数のディジタル
画像の実験を通して経験的に設定される。本発明は、σ
_ｉとσ_ｊの値の範囲で良好に動作するが、最良の結果
は、それぞれのガウス空間重みマスク寸法の２５パーセ
ントのσ_ｉとσ_ｊで達成される。例えば、２４ローと３
６コラムの寸法に対しては、σ_ｉの値は６．０に設定さ
れ、そして、σ_ｊの値は９．０に設定される。

【００６９】図１３は、本発明の好適な実施例に採用さ
れている輝度予測モジュール２００の詳細を示す。グラ
ディエント計算器２１０は、パクセル化されたＬＣＣデ
ィジタル画像のパクセル化された擬似輝度ディジタル画
像チャネルを受信する。パクセル化された擬似輝度ディ
ジタル画像チャネル内の対象の各画素に対しては、 ｇ_１，ｇ_２，．．．，ｇ_ｎ により与えられるグラディエント画素値の組みは、対象
の画素の周りの小さな局部隣接画素内に位置する画素値
を使用して計算される。本発明の好適な実施例は、３掛
ける３の局部隣接画素を使用する。本発明ののために、
グラディエント画素値は、２つの画素値の間差の絶対値
として数学的に定義される。本発明は、対数コード値領
域特性により特徴付けられる画素データを使用する。本
発明が線形項ド値領域特性を特徴とする画素データと共
に実行される場合には、グラディエント画素値の定義
は、２つの画素値の比により与えられる。

【００７０】グラディエント画素値計算は空間活動度の
測定であり、計算は、画素変調又は、対象の画素の周り
の画素の小局部領域内での画素値の変化性に関連する。
他の空間活動度測定の例は、制限はされないが、対象の
画素の周りの画素に対して計算された標準偏差と平均偏
差を含む。

【００７１】本発明は、１つ以上の空間活動度を計算す
る方法を採用する。参照として、次の方法が、Ｐ．Ａ．
Ｄｏｎｄｅｓ及びＡ．Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄにより、１９
８２年のＩＥＥＥパターン分析及び機械知能、Ｖｏｌ．
ＰＡＭＩ−４、Ｎｏ．１、第７９−８４頁の論文、グレ
ーレベルと局部高活動度に基づく画素分類（Ｐｉｘｅｌ
ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌａｎｄ ｌｏｃａｌ ｂｕｓｙｎ
ｅｓｓ）で開示されている。グラディエント画素値の組
みは、対象の画素値と局部隣接画素内の個々の画素の間
の画素差の絶対値を計算することにより発生される。対
象の画素ｅの周りの３掛ける３画素領域に対しては、

【００７２】

【数８】 ３掛ける３画素領域内の８画素は対象の画素を除外する
ので、８つのグラディエント画素値が計算される、この
ように、個々のグラディエント画素値に対する数学公式
は、

【００７３】

【数９】 により与えられ、ここでｅは、ｉ番目のローとｊ番目の
コラムに配置された画素ｐ_ｉｊの値を表す。５掛ける５
の隣接画素に対しては、２４のグラディエント画素値が
計算される。グラディエント画素値の組みの計算は差を
構成する２つの画素を必要とするので、パクセル化され
た擬似輝度ディジタル画像チャネルの周辺にある対象の
画素は、グラディエント画素値の組みの中に、少ない数
のグラディエント画素値を発生する。

【００７４】本発明の代わりの実施例は、予め定義され
た局部隣接画素内の隣接画素の水平及び垂直画素差を計
算することによりグラディエント画素値の組みを形成す
る。３掛ける３の局部隣接画素に対しては、６水平及び
６垂直グラディエント画素値が、合計で１２のグラディ
エント画素値に対して計算される。このように、個々の
垂直グラディエント画素値に対する数学公式は、

【００７５】

【数１０】 により与えられ、そして、水平グラディエント画素値
は、

【００７６】

【数１１】 により与えられる。

【００７７】グラディエント画素値の組みは、グラディ
エント画素値の組みを階数順に即ち昇順か又は降順にソ
ートする、最小検出器２２０により受信される。一旦、
グラディエント画素値の組みがソートされると、組みか
ら階数順の、例えば、最小、最大又は、メジアンのよう
な統計が得られる。本発明の好適な実施例は、最小階数
順序統計を使用する。階数順序統計品質は、 Ｇ_ｒｏ＝ＭＩＮ（ｇ_１，ｇ_２，．．．，ｇ_ｎ） により示される階数順序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏと
呼ばれる。最小及び最大階数順序統計は、実際にグラデ
ィエント画素値の組みをソートすることなしに得られる
特別な場合である。

【００７８】本発明の代わりの実施例は、予め定義され
た局部隣接画素内の隣接する画素の、水平の合計と垂直
の合計の差を計算することにより、２つのグラディエン
ト画素値を形成する。３掛ける３局部隣接画素に対して
は、水平及び垂直グラディエント画素値が計算される。
２つのグラディエント画素値に対する数学公式は、

【００７９】

【数１２】 及び、

【００８０】

【数１３】 である。この代わりの実施例に対する計算された階数順
序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏは、 Ｇ_ｒｏ＝ＭＩＮ（ｇ_１，ｇ_２） で与えられる。

【００８１】本発明の代わりの実施例は、対象の画素値
の周りの局部隣接画素内で、最小と最大の画素値を計算
することにより、階数順序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏ
を計算することを有する。対象の画素ｅを中心とする３
掛ける３画素領域は、

【００８２】

【数１４】 であり、階数順序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏは

【００８３】

【数１５】 により与えられる。

【００８４】階数順序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏは、
対象の画素の周りの局部領域に対する空間活動度の測定
値を表す。階数順序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏは、

【００８５】

【数１６】 により与えられる階数順序グラディエント画素値Ｇ_ｒｏ
の関数として公式化される重み係数

【００８６】

【外１】 を発生するグラディエントマスク発生器２３０により使
用される。ここで、γ（）はガウスの積分としてのガン
マ関数により与えられる。関数γ（）は、

【００８７】

【数１７】 により与えられる単一値関数変換である。ここで、ｙ_０
は最小重み階数であり、ｘ_ｍａｘは、変数ｘの最大横座
標値を表し、ｘ_ｔは、遷移パラメータを表しそして、σ
_ｘは遷移レートパラメータを表す。本発明に従って、重
み係数は２値以上と仮定することができる。

【００８８】ｙ_０は１に設定され、ｘ_ｔは５０に設定さ
れ、ｘ_ｍａｘは１００に設定され、そして、σ_ｘは１０
に設定されて計算された、ガンマ関数ｇ（ｘ）が図１４
に示されている。図１４に示すガンマ関数のグラフから
わかるように、遷移パラメータｘ_ｔは、屈曲点又は、ガ
ンマ関数の最大傾斜の点を決定する。遷移レートパラメ
ータσ_ｘは屈曲点でのガンマ関数の傾斜を決定する。

【００８９】重み係数

【００９０】

【外２】 は、パクセル化された擬似輝度ディジタル画像チャネル
内の各画素に対して計算される。このように、

【００９１】

【外３】 は、ｉ番目のローとｊ番目のコラムに位置する画素に対
して計算される。重み係数にこの２次元配列は、空間重
みマスクを形成する。グラディエントマスク発生器２３
０により発生された重みマスクは、グラディエント空間
重みマスクと呼ばれる。本発明の好適な実施例は、０よ
り大きいか又は０に等しく且つ、１より小さいか又は１
に等しい値に制限された重み係数

【００９２】

【外４】 で占められたグラディエント空間重みマスクを使用す
る。当業者は、本発明は、１を超える範囲の重み係数

【００９３】

【外５】 で動作することは理解される。特に重み係数

【００９４】

【外６】 の高速実行は、０から４０９５の範囲の整数値を使用す
ることに関連する。

【００９５】本発明の代わりの実施例は、重み係数

【００９６】

【外７】 として直接的に好適な実施例で記載される静的なグラデ
ィエント画素値を使用する。この実行のための数学公式
は、

【００９７】

【数１８】 で与えられる。

【００９８】重み付けされた平均計算器２４０ 図１３に示す、空間重み付け平均器２４０は、グラディ
エントマスク発生器２３０からグラディエント空間重み
マスクを受信し、ガウシャンマスク発生器２５０からガ
ウス空間空間重みマスクを受信し、そして、パクセル化
モジュール１２０からパクセル化擬似輝度ディジタル画
像チャネルを受信する。輝度予測値λは、以下の数値積
分式

【００９９】

【数１９】 を通して、空間重み付け平均器２４０により発生され
る。ここで、ｉとｊは画素インデックスのローとコラム
を表し、ｐ_ｉｊは擬似輝度ディジタル画像チャネルの値
を表し、

【０１００】

【外８】 は、グラディエント重み係数を表し、そして、ξ_ｉｊは
ガウス空間重み係数を表す。輝度予測値λは、ディジタ
ル画像の平均輝度の良好な推定値を構成する画素値の空
間的に重み付けされた平均を表す。

【０１０１】図１３に示されているグラディエントマス
ク発生器２３０により使用されるグラディエントしきい
値γに対する最適値は、図２に示すディジタル画像プロ
セッサ２０の実行の印刷エラーの標準偏差を最小化する
ことにより決定される。Ｎのテスト画像の組に対して、
輝度予測値の組みλ_ｊは発生され、λ_１，．．．，λ _Ｎ
で示され、１つのλ値は各テスト画像に対してである。
較正処理で使用される目標バランス値Ａ_１，，Ａ_Ｎの組
みは、呼出される。バランスエラー値ε_１，，ε_Ｎの組
みは、 ε_ｊ＝λ_ｊ−Ａ_ｊ のように輝度予測値から目標バランス値を減算すること
により発生される。ここで、インデックスｊは、ｊ番目
のテスト画像を示す。グラディエントしきい値γは、バ
ランスエラー値ε_１，，ε_Ｎの最小の統計的な標準偏差
が見つかるまで変更される。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によって、輝度予測情報を得るた
めに赤色チャネル情報の改善された予測性を利用するた
めに、緑色チャネルよりも赤色チャネルを更に強調しか
つ、青色チャネルよりも緑色チャネルを更に強調する、
赤、緑及び、青色画像チャネルから得られる画像信号を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用される赤−緑色ディジタル画像チ
ャネルの形成を示すブロック図である。

【図２】本発明を実行するのに適する画像処理システム
のブロック図を示す図である。

【図３】本発明を実行するのに適するインターネットコ
ンピュータ画像処理システムのブロック図を示す図であ
る。

【図４】本発明を実行するのに適するカメラ露光システ
ムのブロック図を示す図である。

【図５】本発明を実行するのに適する印刷露光システム
のブロック図を示す図である。

【図６】本発明の一実施例に従った画像処理を示すブロ
ック図である。

【図７】本発明の好適な実施例に従った画像処理を示す
ブロック図である。

【図８】本発明の好適な実施例に従った輝度階調モジュ
ールを示すブロック図である。

【図９】本発明に従ったパクセル化モジュールを説明す
るのに有益な図である。

【図１０】本発明の代わりの実施例に従った階調輝度を
示すブロック図である。

【図１１】本発明に従った輝度変換モジュールを示すブ
ロック図である。

【図１２】本発明に従った輝度シーンバランス変換モジ
ュールを示すブロック図である。

【図１３】本発明に従った輝度予測モジュールを示すブ
ロック図である。

【図１４】本発明に従った重み係数を計算するのに使用
するガンマ関数の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 画像捕捉装置 １１ 開口装置 １２ レンズ １３ 時間積分装置 １４ 感光性記録装置 １５ 感光性モニタ装置 １６ 露光制御装置 ２０ ディジタル画像プロセッサ ２２ 改善変換モジュール ２４ 色変換モジュール ２６ 対数変換モジュール ３０ 画像出力装置 ３１ 写真画像 ３２ フィルムスキャナ ３４ ランプハウス ３６ ゲート装置 ３８ 写真受容体 ４０ 汎用制御コンピュータ ４５ コンピュータネットワーク ５０ モニタ装置 ６０ 入力制御装置 ７０ コンピュータメモリ装置 １００ 輝度階調モジュール １１０ 輝度−クロミナンスモジュール １１１ 赤色ディジタル画像チャネル １１２ 緑色ディジタル画像チャネル １１３ 青色ディジタル画像チャネル １１５ 擬似輝度信号発生器 １１６ クロミナンス信号発生器 １１８ 赤−緑ディジタル画像チャネル １１９ クロミナンスディジタル画像チャネル １２０ パクセル化モジュール １２２ 内部画素領域 １２４ パクセル領域 １３０ 輝度変換モジュール １４０ ＲＧＢ変換器 １５０ 輝度シーンバランスモジュール １６０ 階調関数発生器 １７０ 階調関数アプリケータ ２００ 輝度予測モジュール ２０５ 輝度予測発生器 ２１０ グラディエント計算器 ２２０ 最小検出器 ２３０ グラディエントマスク発生器 ２４０ 空間重み付け平均器 ２５０ ガウシャンマスク発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA11 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE17 CH07 5C021 XA00 XA03 5C066 AA01 BA01 CA05 EA15 GA01 HA03 KE17 KM01 5C077 LL01 LL19 MP01 MP08 PP32 PP43 PQ23 TT02 TT09 5C079 HB01 HB04 KA02 KA08 LA23 LB01 MA04 NA29 PA03 PA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤色、緑色及び、青色波長を含む、目に
   見えるスペクトラムの波長からの寄与を有するオリジナ
   ル画像の輝度バランス値を計算する方法であって、 ａ）オリジナル画像から１つ又はそれ以上の擬似輝度値
   を発生するステップであって、 （ｉ）赤色波長からの擬似輝度値の寄与は、緑色波長か
   らの擬似輝度値の寄与よりも大きいか又は等しく、 （ｉｉ）緑色波長からの擬似輝度値の寄与は、青色波長
   からの擬似輝度値の寄与よりも大きく、 （ｉｉｉ）赤色及び緑色波長からの擬似輝度値の寄与
   は、ゼロよりも大きいく、且つ、 （ｉｖ）青色波長からの擬似輝度値の寄与は、ゼロより
   も大きいか又はゼロと等しいステップと、 ｂ）輝度バランス値を計算するために擬似輝度値を使用
   するステップとを有する方法。
2. 【請求項２】 最終画像を発生する方法であって、 ａ）以下の関係、 Ｌ＝αＲ＋βＧ＋δＢ、ここでＲ，Ｇ，Ｂはオリジナル
   画像の赤色、緑色、及び青色成分を表し、且つα≧β＞
   δ≧０、に従って、オリジナル画像から１つ又はそれ以
   上の擬似輝度値を発生するステップと、 ｂ）輝度バランス値を計算するのに擬似輝度値（Ｌ）を
   使用するステップと、 ｃ）最終画像を発生するために、輝度バランス値とオリ
   ジナル画像を使用するステップとを有する方法。
3. 【請求項３】 赤色、緑色及び、青色波長を含む、目に
   見えるスペクトラムの波長からの寄与を有するオリジナ
   ル画像の輝度バランス値を計算する装置であって、 ａ）オリジナル画像から１つ又はそれ以上の擬似輝度値
   を発生する手段であって、 （ｉ）赤色波長からの擬似輝度値の寄与は、緑色波長か
   らの擬似輝度値の寄与よりも大きいか又は等しく、 （ｉｉ）緑色波長からの擬似輝度値の寄与は、青色波長
   からの擬似輝度値の寄与よりも大きく、 （ｉｉｉ）赤色及び緑色波長からの擬似輝度値の寄与
   は、ゼロよりも大きいく、且つ、 （ｉｖ）青色波長からの擬似輝度値の寄与は、ゼロより
   も大きいか又はゼロと等しい手段と、 ｂ）輝度バランス値を計算するために擬似輝度値を使用
   する手段とを有する装置。