JP2003051000A - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記録した媒体 - Google Patents
画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記録した媒体Info
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Abstract
態に調整した後で他方を調整してしまうと、先に調整し
た結果が狂ってしまうことがあった。 【解決手段】 ステップS110の間引き集計にて集計
される輝度分布と彩度分布に基づいて、ステップS12
0ではコントラスト拡大係数aを決定するとともに、ス
テップS130では彩度強調係数Sを決定するが、ステ
ップS140ではコントラスト拡大係数aに基づいて当
該コントラスト拡大係数aが大きくなれば彩度強調係数
Sを小さくなるような関連づけを行うことにより、新た
な彩度強調係数S’を求め、ステップS150にて同彩
度強調係数S’と上記コントラスト拡大係数aを利用し
て画像データを変換するようにしているため、それぞれ
で設定した場合における相乗的な強調処理によって画像
データが派手になってしまうことを防止でき、最良の画
像データを容易に得ることができるようになる。
Description
像処理方法および画像処理プログラムを記録した媒体に
関し、特に、画像データのコントラストと彩度を強調す
る画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラ
ムを記録した媒体に関する。
像データとした場合、画像のコントラストや鮮やかさを
より強調したいと思うことがある。そして、従来、この
種の画像データを変換するものとして、フォトレタッチ
ソフトなどが知られている。
としては、特公平7−66318号公報に開示されたも
のが知られており、変換元の輝度yに対して変換後の輝
度y’の関係を(1)式のように対応付け、操作者が選
択したパラメータaあるいはパラメータbに基づいて画
像データの輝度を変換している。これにより、コントラ
ストの弱い画像データについてコントラストを強調した
画像が得られる。
るものとして、例えば、画像データの色成分を赤(=
R)、緑(=G)、青(=B)の階調データで表してい
る場合に、所望の色成分の値を増加させるものが知られ
ている。
いった範囲であるときに、赤い色をより鮮やかなものと
するために赤の階調データに一律に「20」を加えた
り、青い色をより鮮やかなものとするために青の階調デ
ータに一律に「20」を加えたりするといったことが行
われている。
トを拡大する処理についても彩度を強調する処理につい
ても画像データの値を増加する傾向がある。従って、コ
ントラストを強調した後で彩度を強調しようとすると、
派手な画像になってしまい、好ましくない。
置においては、一方を適当な状態に調整した後で他方を
調整してしまうと、先に調整した結果が狂ってしまうと
いう課題があった。
もので、所望の画像をより容易に得ることが可能な画像
処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記
録した媒体の提供を目的とする。
め、請求項1にかかる発明は、画像データにおける輝度
分布を拡大させるコントラスト拡大手段と、上記画像デ
ータにおける各画素の彩度を強調する彩度強調手段と、
輝度分布の拡大操作と彩度の強調操作を互いに抑制し合
う強調処理抑制手段とを具備する構成としてある。
明においては、コントラスト拡大手段が画像データにお
ける輝度分布を拡大させる一方、彩度強調手段は同画像
データにおける各画素の彩度を強調するが、ここにおい
て強調処理抑制手段が輝度分布の拡大操作と彩度の強調
操作とで互いに抑制し合うようにする。
ラストを拡大するとともに、彩度強調手段で彩度を強調
しようとすれば、強調処理抑制手段は双方の強調操作を
抑制させ、相乗的に派手になってしまうことを防止す
る。
と彩度の強調操作とについて互いに抑制し合うようなも
のであればよい。ここにおいて、輝度分布の拡大操作と
いってもその処理は様々であるし、彩度の強調処理にお
いても同様である。従って、具体的手法はコントラスト
拡大手段や彩度強調手段に応じて適宜変更すればよい。
また、互いに抑制し合うにあたっても、必ずしも相互に
抑制し合うのではなく、一方から他方に対しては抑制処
理をかけるものの、その逆については抑制処理をかけな
いというものであっても良い。このようにすれば、相乗
的な強調を防止する場合と、かかる強調を是認する場合
とを選択することも可能となる。
度の強調操作とについて互いに抑制し合うことができれ
ばよく、例えば、コントラスト拡大手段における拡大操
作を抑制する必要があるときに同コントラスト拡大手段
自身の拡大操作を抑制するのではなく、拡大された画像
データに対して拡大結果を否定するようなさらなる変換
処理を施すようにしても良いし、あるいは、コントラス
トの拡大とは異なるものの全体的に画像を暗くするなど
して同様の結果を得るというようなことも可能である。
なお、このことは彩度の強調操作についても同様であ
る。
な手法について、請求項2にかかる発明は、上記請求項
1に記載の画像処理装置において、上記強調処理抑制手
段は、上記コントラスト拡大手段における輝度分布の拡
大程度を表すパラメータと上記彩度強調手段における彩
度の強調程度を表すパラメータとから、一方が大となる
ときに他方が小となる関連づけを行う構成としてある。
明においては、上記コントラスト拡大手段はその輝度分
布の拡大程度を表すパラメータを用いて画像データを変
換するとともに、上記彩度強調手段もその彩度の強調程
度を表すパラメータを用いて画像データを変換するよう
になっているため、一方が大となるときに他方が小とな
るように上記強調処理抑制手段が関連づけを行うことに
より、結果的に輝度分布の拡大操作と彩度の強調操作と
が互いに抑制し合うように作用する。
が採用可能である。例えば、一方のパラメータには他方
のパラメータを分母とする係数を乗算するようにしてお
けば、同他方のパラメータが大きくなるに従って同一方
のパラメータは小さくなる。この場合、同他方のパラメ
ータは同一方のパラメータの影響を受けないものである
が、相互に影響を与えたいのであれば、別の手法で容易
に実現できる。むろん、相互のパラメータで参照する変
換テーブルを用意しておき、互いに抑制し合うような変
換値を読み出すようにしてもよい。
施する画像データの変換は各種の方法があり得るが、請
求項3にかかる発明は、上記請求項1または請求項2の
いずれかに記載の画像処理装置において、上記コントラ
スト拡大手段と上記彩度強調手段は、画素ごとの画像デ
ータについての変換操作を行う構成としてある。
変換や彩度強調のための画像データの変換が画素ごとに
行われるものでない場合、この拡大処理と彩度強調の処
理との因果関係が複雑になり、場合によっては両者を互
いに抑制し合うために複雑な処理を要することにもなり
うるし、ワークエリアが別に必要になることもあり得
る。しかるに、画素ごとの画像データについての変換操
作であれば、画像データの増減などの処理がコントラス
トや彩度に与える影響がシンプルになり、ひいては相互
に抑制させる処理もシンプルになる。
像データを変換するにあたり、請求項4にかかる発明
は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像処
理装置において、上記コントラスト拡大手段と上記彩度
強調手段における一方または双方が、画像データを分析
して強調程度を設定する構成としてある。
調手段は自動的に強調程度を設定し、この自動化の課程
において強調処理抑制手段が上述した抑制操作を実施す
ることになる。従って、コントラスト拡大手段が強調程
度を設定する際に彩度強調手段におけるパラメータなど
を参照して強調程度を弱めたり処理を変えるといったこ
とを行なうようにすれば、かかる処理こそが強調処理抑
制手段を構成することになる。むろん、彩度強調手段が
強調程度を設定する際にコントラスト拡大手段における
パラメータなどを参照して強調程度を弱めたり処理を変
えるといったことを行なう場合には、この処理こそが強
調処理抑制手段を構成することになる。
コントラスト拡大手段の具体的構成として、請求項5に
かかる発明は、上記請求項4に記載の画像処理装置にお
いて、上記コントラスト拡大手段は、画素単位での画像
データの輝度分布を検出する輝度分布検出手段と、この
検出された輝度分布に基づいて再現可能な範囲内での同
輝度分布の拡大可能な程度を判別して画像データを変換
するコントラストデータ変換手段とを具備する構成とし
てある。
るため、輝度分布検出手段は画素単位での同画像データ
の輝度分布を検出する。そして、この検出された輝度分
布を利用してコントラストデータ変換手段は再現可能な
範囲内での同輝度分布の拡大量を判別し、画像データを
変換する。
分布を求めれば最も明るい輝度から最も暗い輝度までの
いわゆるコントラストの幅が判別でき、再現可能な輝度
の幅の範囲と対比すればコントラストの拡大率が判定で
きるので、後はその拡大率となるようにして輝度分布を
拡大させれば良くなる。例えば、各画素での輝度に基づ
いて全体としての輝度分布を集計した後、集計された輝
度分布が当該画像データの取りうる有効な輝度範囲に広
く分散していない場合に、上記輝度分布が同輝度範囲に
広く分散するように上記画像データにおける各画素の輝
度の情報を変換する。
定する彩度強調手段の具体的構成として、請求項6にか
かる発明は、上記請求項4または請求項5のいずれかに
記載の画像処理装置において、上記彩度強調手段は、画
像データにおける各画素の彩度の分布を集計する彩度分
布集計手段と、この彩度分布集計手段にて集計された彩
度の分布状況から画像データの彩度を強調する程度を判
定する彩度強調度判定手段と、判定された変換の程度に
基づいて画像データにおける彩度を表す情報を修正して
新たな画像データに変換する彩度データ変換手段とを具
備する構成としてある。
明においては、彩度分布集計手段が画像データにおける
各画素の彩度の分布を集計すると、彩度強調度判定手段
はこの彩度分布集計手段にて集計された彩度の分布状況
から画像データの彩度を強調する程度を判定し、彩度デ
ータ変換手段は判定された変換の程度に基づいて画像デ
ータにおける彩度を表す情報を修正して新たな画像デー
タに変換する。すなわち、その画像ごとに画像データの
彩度の分布から最適な強調程度を判定して変換する。な
お、彩度強調手段といっても必ずしも強調処理するもの
に限らず、逆に弱めるような処理を行うものであっても
構わない。
と彩度の強調操作とが互いに抑制し合うように関連づけ
して処理する手法は、実体のある装置に限定される必要
はなく、その方法としても機能することは容易に理解で
きる。このため、請求項7にかかる発明は、画像データ
における輝度分布を拡大させるコントラスト拡大処理
と、上記画像データにおける各画素の彩度を強調する彩
度強調処理とを実行するに当たり、輝度分布の拡大操作
と彩度の強調操作とが互いに抑制し合うように関連づけ
して処理する構成としてある。
ず、その方法としても有効であることに相違はない。
で存在する場合もあるし、ある機器に組み込まれた状態
で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれ
に限らず、各種の態様を含むものである。従って、ソフ
トウェアであったりハードウェアであったりするなど、
適宜、変更可能である。
基づいて印刷インクに対応した画像データに変換し、所
定のカラープリンタに印刷せしめるプリンタドライバに
おいても、画像データにおける輝度分布を拡大させるコ
ントラスト拡大処理と、画像データにおける各画素の彩
度を強調する彩度強調処理とを実行するに当たり、輝度
分布の拡大操作と彩度の強調操作とが互いに抑制し合う
ように関連づけして画像データを変換し、印刷するよう
に構成することができる。
に対応して入力された画像データを変換するが、このと
きに画像データにおける輝度分布を拡大させるコントラ
スト拡大処理と画像データにおける各画素の彩度を強調
する彩度強調処理とを実行するものとし、この処理の実
行時に輝度分布の拡大操作と彩度の強調操作とが互いに
抑制し合うように関連づけることにより、両処理が相乗
的に作用して派手にならないようにして印刷せしめる。
のソフトウェアとなる場合には、かかるソフトウェアを
記録した記録媒体上においても当然に存在し、利用され
るといわざるをえない。その一例として、請求項8にか
かる発明は、画像データをコンピュータにて入力し、同
画像データにおける輝度分布を拡大させるコントラスト
拡大処理と、同画像データにおける各画素の彩度を強調
する彩度強調処理とを実行する画像処理プログラムを記
録した媒体であって、上記コントラスト拡大処理と上記
彩度強調処理とを実行するに当たり、輝度分布の拡大操
作と彩度の強調操作とが互いに抑制し合うように関連づ
けして処理する構成としてある。
あってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後
開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考え
ることができる。また、一次複製品、二次複製品などの
複製段階については全く問う余地無く同等である。その
他、供給方法として通信回線を利用して行なう場合でも
本発明が利用されていることにはかわりない。
部がハードウェアで実現されている場合においても発明
の思想において全く異なるものはなく、一部を記録媒体
上に記憶しておいて必要に応じて適宜読み込まれるよう
な形態のものとしてあってもよい。さらには、カラーフ
ァクシミリ機、カラーコピー機、カラースキャナやディ
ジタルカメラ、ディジタルビデオなどに内蔵する画像処
理装置においても適用可能であることはいうまでもな
い。
ストの拡大処理と彩度の強調処理を行なうにあたり、互
いに抑制し合うように関連づけているため、相乗的に作
用して派手になりすぎることを防止することが可能な画
像処理装置を提供することができる。また、一方の調整
後に他方を調整したとしても先の調整を活かすようにす
ることもできる。
ントラストの拡大程度や彩度の強調程度を表すパラメー
タで関連づけを行うことにより、処理が容易となる。
画素ごとの画像データの変換が前提となっており、変換
がシンプルで関連づけも容易となる。
コントラストや彩度の強調程度が画像データの分析によ
って決定されるため、これと合わせて強調処理の抑制を
実現しやすくなる。
輝度分布を求めることによってコントラストの幅という
ものを定量的に扱うことが可能となり、再現可能な範囲
内での拡大程度を求めることができるので、コントラス
トの強調を自動化することができる。
彩度の分布状況を集計することにより、画像の彩度指数
といったものを定量化でき、各画像に応じた最適な彩度
の強調を行うことができる。
コントラストの拡大処理と彩度の強調処理を行なうにあ
たり、互いに抑制し合うように関連づけているため、相
乗的に作用して派手になりすぎることを防止するととも
に、一方の調整後に他方を調整したとしても先の調整を
活かすようにすることが可能な画像処理方法を提供する
ことができ、請求項8にかかる発明によれば、同様にし
てコントラストの拡大処理と彩度の強調処理とが相乗的
に作用して派手になりすぎることを防止することが可能
な画像処理プログラムを記録した媒体を提供することが
できる。
実施形態を説明する。
処理システムをブロック図により示しており、図2は具
体的ハードウェア構成例をブロック図により示してい
る。
撮像するなどして画像データを画像処理装置20へ出力
し、同画像処理装置20は互いに強調抑制する関連づけ
しながらコントラストの拡大処理と彩度の強調処理とを
行って画像出力装置30に出力し、同画像出力装置30
はコントラストと彩度とを適度に修正された画像を表示
する。
はスキャナ11やデジタルスチルカメラ12あるいはビ
デオカメラ14などが該当し、画像処理装置20の具体
例はコンピュータ21とハードディスク22などからな
るコンピュータシステムが該当し、画像出力装置30の
具体例はプリンタ31やディスプレイ32等が該当す
る。
タのコントラストと彩度とを強調しようとしているもの
であるから、画像入力装置10としてのスキャナ11で
写真を撮像した画像データであるとか、デジタルスチル
カメラ12で撮影した画像データなどで、コントラスト
の幅が狭いであるとか、光線のかげんなどで鮮やかさが
薄れてしまっている場合などが処理の対象となり、画像
処理装置20としてのコンピュータシステムに入力され
る。そして、この画像処理装置20が、後述するように
してコントラストの拡大処理と、彩度の強調処理とを行
い、さらにこれらの強調処理において相乗的に強調しす
ぎないように抑制している。むろん、本画像処理装置2
0は、この他にも機種毎による色の違いを補正する色変
換手段であったり、機種毎に対応した解像度を変換する
解像度変換手段などを構成していても構わない。
どを使用しながら、内部のROMやハードディスク22
に保存されている各画像処理のプログラムを実行してい
く。なお、このような画像処理のプログラムは、CD−
ROM、フロッピー(登録商標)ディスク、MOなどの
各種の記録媒体を介して供給される他、モデムなどによ
って公衆通信回線を介して外部のネットワークに接続
し、ソフトウェアやデータをダウンロードして導入する
ことも行われている。
ントラストを拡大するとともに彩度を強調した画像デー
タとして得られ、得られた画像データに基づいて画像出
力装置30であるプリンタ31で印刷したり、同じ画像
出力装置30であるディスプレイ32に表示する。な
お、この画像データは、より具体的にはRGB(緑、
青、赤)の階調データとなっており、また、画像は縦方
向(height)と横方向(wideth)に画素が
格子状に並ぶドットマトリクスデータとして構成されて
いる。すなわち、当該画像データは画像をドットマトリ
クス状の画素に分解して各画素の情報を表したものとな
っている。
の間にコンピュータシステムを組み込んで画像処理を行
うようにしているが、必ずしもかかるコンピュータシス
テムを必要とする訳ではない。例えば、図3に示すデジ
タルスチルカメラ12aでは、コントラストと彩度を修
正する意味での画像処理装置を組み込んでいる。すなわ
ち、このデジタルスチルカメラ12aは光学系12a1
とCCDなどからなる光電変換部12a2とを備えた撮
像部を備えており、制御部12a3による制御のもとで
光学画像をデジタル画像に変換して画像メモリ12a4
に記録可能となっているが、ここに画像修正部12a5
を備えて撮影した画像データのコントラストや彩度を互
いに強調抑制しながら修正するようにしている。このよ
うな場合、画像修正部12a5はLSIなどのハードウ
ェアで構成しても良いし、ソフトウェア処理で構成する
ことも可能である。
ントラストや彩度を強調するような構成とすることも可
能である。例えば、図4に示すプリンタドライバは、印
刷アプリケーションが出力する画像データからプリンタ
における印刷ヘッドの走査範囲を切り出すラスタライザ
21a1と、この走査範囲の各画素について色変換テー
ブルを参照してRGBの階調表色データをCMYの階調
表色データに変換する色変換部21a2と、CMYの階
調データを二値データに階調変換する階調変換部21a
3とを具備している点で通常のプリンタドライバと共通
している。しかしながら、ラスタライザ21a1に入力
される前の段階で画像データを修正する画像正モジュー
ル21bを備えている点で通常のプリンタドライバと異
なっている。この画像正モジュール21bは、コントラ
ストの拡大と、彩度の強調と、これらの強調処理の抑制
とを行なうものであり、このように構成しておくことに
より、入力される画像データが何であれ、印刷時にはコ
ントラストと彩度が適度に強調されて印刷可能となる。
置20としてのコンピュータ21が実行する画像処理に
該当するフローチャートを示している。コントラストの
拡大処理と彩度の強調処理においてパラメータを設定す
るため、ステップS110にて所定の集計処理を実行
し、ステップS120では集計結果である輝度分布に基
づいてコントラスト拡大係数を決定し、ステップS13
0では同じく集計結果である彩度分布に基づいて仮の彩
度強調係数を決定する。そして、ステップS140では
これらのコントラスト拡大係数と仮の彩度強調係数とか
ら強調抑制させるための正式な彩度強調係数を決定し、
最後のステップS150にて同コントラスト拡大係数と
正式な彩度強調係数とに基づいて画像データを変換す
る。
計時に利用する間引き処理について説明する。後述する
ように、コントラストの拡大処理において必要な輝度の
分布や彩度の強調処理において必要な彩度の分布は、あ
くまでも大まかな傾向を知る程度のものであるため、厳
密な数値が結果に及ぼすわけではない。従って、全画素
についての集計をとるのではなく、誤差が許容範囲内と
なる程度に間引いて集計を実行する。
あれば、縦方向に所定ドットと横方向に所定ドットから
なる二次元のドットマトリクスとして成り立っており、
統計的誤差に基づいて間引きを行う場合、サンプル数N
に対する誤差は概ね1/(N**(1/2))と表せる。
ただし、**は累乗を表している。従って、1%程度の誤
差で処理を行うためにはN=10000となる。
面は(width)×(height)の画素数とな
り、サンプリング周期ratioは、 ratio=min(width,height)/A+1 …(2) とする。なお、min(width,height)は
widthとheightのいずれか小さい方であり、
Aは定数とする。また、ここでいうサンプリング周期r
atioは何画素ごとにサンプリングするかを表してお
り、図7の○印の画素はサンプリング周期ratio=
2の場合を示している。すなわち、縦方向及び横方向に
二画素ごとに一画素のサンプリングであり、一画素おき
にサンプリングしている。A=200としたときの1ラ
イン中のサンプリング画素数は図8に示すようになる。
ないことになるサンプリング周期ratio=1の場合
を除いて、200画素以上の幅があるときには最低でも
サンプル数は100画素以上となることが分かる。従っ
て、縦方向と横方向について200画素以上の場合には
(100画素)×(100画素)=(10000画素)
が確保され、誤差を1%以下にできる。
ght)を基準としているのは次のような理由による。
例えば、図9(a)に示すビットマップ画像のように、
width>>heightであるとすると、長い方の
widthでサンプリング周期ratioを決めてしま
った場合には、同図(b)に示すように、縦方向には上
端と下端の2ラインしか画素を抽出されないといったこ
とが起こりかねない。しかしながら、min(widt
h,height)として、小さい方に基づいてサンプ
リング周期ratioを決めるようにすれば同図(c)
に示すように少ない方の縦方向においても中間部を含む
ような間引きを行うことができるようになる。
について正確なサンプリング周期で間引きを行うように
している。これは、逐次入力される画素について間引き
しながら処理する場合に好適である。しかし、全画素が
入力されている場合には縦方向や横方向についてランダ
ムに座標を指定して画素を選択するようにしても良い。
このようにすれば、10000画素というような必要最
低限の画素数が決まっている場合に10000画素とな
るまでランダムに抽出する処理を繰り返し、10000
画素となった時点で抽出を止めればよくなる。
度と彩度の分布を集計する。輝度分布を必要とするの
は、コントラストの拡大処理であり、次に、このコント
ラストの拡大処理について説明する。
10のフローチャートに示しており、図11はコントラ
ストの拡大処理の具体的な結果を示している。図10に
おいて、一点鎖線で囲まれた最初のステップS120の
処理でコントラスト拡大係数を決定し、次のステップS
140で強調抑制処理し、最後のステップS150の処
理で実際にコントラストを拡大する画像変換処理を示し
ている。また、図11に示すように、画像データ全体に
わたっての輝度の分布が本来の再現可能な範囲よりも小
さい場合にかかる輝度の分布範囲を拡大させる処理を行
い、この意味で拡大可能な程度を求めるために画像デー
タの輝度の分布範囲を利用する。
データがその成分要素として輝度を持っていればその輝
度値を用いて分布を求めることが可能であるが、RGB
の階調データでは直接の成分要素としての輝度値を持っ
ていない。このような場合、輝度値が直接の成分値とな
っていない表色空間から輝度値が直接の成分値となって
いる表色空間への変換を行えば輝度値を得ることができ
るものの、フルサイズの色変換テーブルが必要となった
り演算処理量が膨大となる。このような状況に鑑み、本
実施形態においては、テレビジョンなどの場合に利用さ
れているように、RGBの三原色から輝度を求める次式
の変換式を採用している。すなわち、P点での輝度yp
についてはRGBの成分値(Rp,Gp,Bp)から、 yp=0.30Rp+0.59Gp+0.11Bp …(3) とする。このようにすれば、三回の乗算と二回の加算だ
けで輝度値を求めることができるようになる。
〜「255」としたときに、輝度の変換では、変換前の
輝度yと輝度の分布範囲の最大値ymaxと最小値yminか
ら変換先の輝度Yを次式に基づいて求める。
55ならばY=255とする。ここにおける、aは傾き
であり、bはオフセットといえる。この変換式によれ
ば、あるせまい幅を持った輝度分布を再現可能な範囲ま
で広げることができる。
ると、そのステップS202で輝度分布の両端を求め
る。自然画における輝度分布は図11の実線に示すよう
に概ね山形に表れる。むろん、その位置、形状について
はさまざまである。輝度分布の幅はこの両端をどこに決
めるかによって決定されるが、単に裾野が延びて分布数
が「0」となる点を両端とすることはできず、分布範囲
において最も輝度の大きい側と小さい側からある分布割
合だけ内側に寄った部分を分布の両端とする。本実施形
態においては、この分布割合を0.5%に設定してい
る。このように、ある分布割合だけ上端と下端をカット
することにより、ノイズなどに起因して生じている白点
や黒点を無視することもできる。
引き処理において選択した画素の総数)に対する0.5
%を演算し、再現可能な輝度分布における上端の輝度値
及び下端の輝度値から順番に内側に向かいながらそれぞ
れの分布数を累積し、0.5%の値となった輝度値を求
める。この上端側がymaxであり、下端側がymin
となる。
このような処理を経て上端と下端とを求めているが、統
計的処理のもとで両端を求めることも可能である。例え
ば、輝度値の平均値に対して何%以下となったところを
端部とするといった手法を採用することも可能である。
〜「255」でしかあり得ないため、予め輝度yが取り
うる全ての値に対応して変換後の輝度Yを求めておくの
が効率的であり、ステップS204にてこの対応関係を
演算してテーブルとして記憶しておく。
めの準備が整ったことになるが、拡大の程度は(4)式
におけるパラメータaが該当し、以下においてはこのパ
ラメータaをコントラスト拡大係数と呼ぶことにする。
なお、その性質上、コントラスト拡大係数aは「1」以
上の値である。
換については、この後、各画素についてステップS20
4にて演算したテーブルを参照して実行する。ところ
で、ここまでは輝度を変換するための対応関係を求めて
きており、例えば、RGB座標軸における成分値(Rp,
Gp,Bp )についての変換関係ではなかった。しかしな
がら、(4)式の変換式は、このRGBの成分値(Rp,
Gp,Bp)との対応関係においても当てはめることがで
きる。すなわち、変換前の成分値(R,G,B)に対し
て変換後の成分値(R’,G’,B’)は、 R’=a・R+b …(7) G’=a・G+b …(8) B’=a・B+b …(9) として求めることができる。これは(4)式と(3)式
とがともに線形の対応関係を示していることから明らか
である。また、輝度y,Yが階調「0」〜階調「25
5」であるのに対応してRGBの各成分値(R,G,B
),(R’,G’,B’)も同じ範囲となっており、上
述した輝度y,Yの変換テーブルをそのまま利用すれば
よいといえる。
像データ(R,G,B)について(7)〜(9)式に対
応する変換テーブルを参照し、画像データ(R’,G’,
B’)に変換する。そして、ステップS208では変換
画素を図12に示すように順次移動させ、ステップS2
10で最終画素と判断されるまで繰り返せばよい。
トを拡大させる強調程度を自動的に求めるようにしてい
るが、操作者がマニュアルでパラメータa,bを設定し
てしまうことも可能である。
の分布を必要とするのは、彩度強調処理であり、次に、
彩度強調について説明する。
ローチャートに示しており、図14は彩度分布を示して
おり、図15は彩度分布から導き出される彩度強調係数
を示している。図13においても、一点鎖線で囲まれた
最初のステップS130の処理で彩度強調係数を決定
し、次のステップS140で強調抑制処理し、最後のス
テップS150の処理で実際に彩度を強調する画像変換
処理を示している。この処理では、図14に示すよう
に、画像データ全体にわたっての彩度の分布から当該画
像全体の彩度を表す彩度Aを求め、この彩度Aから彩度
強調係数Sを求める。この彩度Aを求めるために画像デ
ータの彩度分布を利用する。なお、後述するように、こ
の後の強調抑制処理においてコントラスト拡大係数aに
基づいて彩度強調係数Sを弱める処理を行うため、ここ
では仮の値といえる。
いた画素について集計している。画像データがその成分
要素として彩度を持っていればその彩度の値を用いて分
布を求めることが可能であるし、彩度が直接の成分要素
となっていない画像データの場合でも、間接的には彩度
を表す成分値を備えている。従って、彩度が直接の成分
要素となっていない表色空間から彩度値が直接の成分値
となっている表色空間への変換を行えば彩度値を得るこ
とができる。例えば、標準表色系としてのLuv空間に
おいては、L軸が輝度(明度)を表し、U軸及びV軸で
色相を表している。ここにおいて、U軸及びV軸におい
ては両軸の交点からの距離が彩度を表すため、実質的に
(U**2+V**2)**(1/2)が彩度となる。しかし
ながら、かかる変換に要する演算処理量は膨大となって
くる。
タとして標準的なRGBの階調データを直に利用して彩
度の代替値Xを次のようにして求めている。
RGBの単色あるいはいずれか二色の所定割合による混
合時において最大値となる。この性質から直に彩度を適
切に表すのは可能であるものの、簡易な(10)式によ
っても赤の単色および緑と青の混合色であるシアンであ
れば最大値の彩度となり、各成分が均一の場合に「0」
となる。また、緑や青の単色についても最大値の半分程
度には達している。
れぞれ独立して各色の成分を表すといったいわば概略対
等な色相成分の成分値で示される状況においては、 X’=|R+B−2×G| …(11) X”=|G+R−2×B| …(12) という式にも代替可能であるが、結果としては(10)
式に従うものが最も良好であった。
てRGBの画像データから(10)式に基づいて彩度の
分布をとると、彩度が最低値「0」〜最大値「511」
の範囲で分布し、概略的には図14に示すような分布と
なる。
302にてこの画像についての彩度強調係数というもの
を決定する。集計された彩度分布が図14に示すように
なったものとすると、本実施形態においては、有効な画
素数の範囲で分布数として上位の「16%」が占める範
囲を求める。そして、この範囲内での最低の彩度「A」
がこの画像の彩度を表すものとして次式に基づいて彩度
強調係数Sを決定する。
関係を示している。図に示すように、彩度強調係数Sは
最大値「50」〜最小値「0」の範囲で彩度「A」が小
さいときに大きく、同彩度「A」が大きいときに小さく
なるように徐々に変化していくことになる。
分布の範囲で上位のある割合が占める彩度を利用してい
るが、これに限らず、例えば、平均値を出したり、メジ
アンを求めて彩度強調係数Sを演算する根拠としても良
い。ただし、彩度分布での上位のある割合をとった場合
には突発的な誤差の影響が弱まるので、全体として良好
な結果を得られる。
後段に示すように各画素の画像データについて彩度強調
の処理が行われる。この彩度強調係数Sに基づいて彩度
を強調するにあたり、上述したように画像データが彩度
のパラメータを備えているものであれば同パラメータを
変換すればよいものの、今回はRGBの表色空間を採用
している。従って、以下にはRGBの階調データをその
まま利用して彩度強調する方法について説明する。
な関係にある色相成分の成分値であるときには、R=G
=Bであればグレイであって無彩度となる。従って、R
GBの各成分における最小値となる成分については各画
素の色相に影響を与えることなく単に彩度を低下させて
いるにすぎないと考えれば、各成分における最小値を全
ての成分値から減算し、その差分値を拡大することによ
って彩度を強調できるといえる。
有利な彩度強調パラメータSratioを、 Sratio=(S+100)/100 …(17) として求める。この場合、彩度強調係数S=0のときに
彩度強調パラメータSratio=1となって彩度強調され
ない。次に、RGB階調データの各成分(R,G,B)
における青(B)の成分値が最小値であったとすると、
この彩度強調パラメータSratioを使用して次のように
変換する。
空間との間での色変換が不要となるが、この場合には彩
度を単独で強調するにしても輝度も合わせて増加してし
まい、全体的に明るくなるという傾向がある。従って、
各成分値から輝度の相当値を減算した差分値を対象とし
て変換を行うことにする。
ら直に求める変換式を利用する。
に基づいて次式のように求める。すなわち、 △R=(R−Y)×Sratio …(24) △G=(G−Y)×Sratio …(25) △B=(B−Y)×Sratio …(26) となり、この結果、 R’=R+(R−Y)×Sratio …(27) G’=G+(G−Y)×Sratio …(28) B’=B+(B−Y)×Sratio …(29) として変換可能となる。なお、輝度の保存は次式から明
らかである。
=R=G=Bとなるので、加減値△R=△G=△B=0
となり、無彩色に色が付くこともない。なお、ステップ
S304にて画像データを変換したら、ステップS30
6では図12にて示したのと同様に変換画素を移動さ
せ、ステップS308にて最終画素と判断されるまで繰
り返せばよい。
する強調程度をこのようにして自動的に求めるようにし
ているが、操作者がマニュアルで成分値を一律に増減す
るような場合にはかかる増減値が彩度強調のパラメータ
となる。
スト拡大係数aと彩度強調係数Sとが求められたら、中
段部分に対応するステップS140にて強調抑制処理を
実行し、正式な彩度強調係数S’を求める。彩度強調処
理において(27)式〜(29)式を利用すれば輝度が
保存され、彩度を強調しても全体的に明るくなることは
ない。しかしながら、彩度だけをこのようにして強調す
る場合には問題ないもの、コントラストを拡大させる処
理と彩度強調処理とが同時に実行される場合において
は、相乗的に作用してしまい、画像が派手になってしま
う。これを避けるために強調処理にて互いに抑制し合う
関連づけが必要となる。この関連づけは次式に基づいて
行っている。
あり、拡大傾向が強くなれば(1/a)は「1」未満と
なるので、正式な彩度強調係数S’は上述したようにし
て求めた仮の彩度強調係数Sよりも小さくなる。すなわ
ち、コントラスト拡大処理で利用するパラメータにより
彩度強調処理で利用するパラメータを小さくし、強調処
理を抑制させている。
に、コントラスト拡大係数aにて彩度強調係数Sを弱め
るような関連づけを行っており、この意味で強調処理抑
制フィルタを備えているといえる。しかしながら、図1
7に示すように、彩度強調係数Sにてコントラスト拡大
係数aを弱めるような関連づけも可能であるし、図18
に示すように、相互に弱め合うような関連づけを行うよ
うにしても良い。また、一義的なフィルタではなく、図
19(A)(B)に示すように、具体的なコントラスト
拡大係数aと彩度強調係数Sの値に応じて参照する変換
テーブルを用意しておいても良い。このような変換テー
ブルを用意すれば、より細かな設定とすることができ
る。
る。例えば、コントラスト拡大係数aや彩度強調係数S
が小さい場合においては個別に作用して相乗的な悪影響
がない場合もある。従って、図20に示すように非干渉
領域を用意しておき、互いにあるしきい値になった場合
に弱める影響を受けるようにしても良い。また、同様
に、あるしきい値以上になった場合にのみ相手側を弱め
るように作用するようにすることも可能である。
用したり、あるいは変換テーブルを利用して強調処理を
抑制したら、最後にステップS150にて上記強調処理
係数を利用して画像データを変換する。すなわち、上述
した各処理の後段部分に対応して、注目画素の画像デー
タについて一画素ずつデータの変換を行う。
たとおり、注目画素についての変換前の成分値(R,
G,B)に対して変換後の成分値(R’,G’,B’)
を(7)〜(9)式に基づいて変換する。
られた彩度強調係数S’に基づいて(17)式より彩度
強調パラメータS’ratio を求め、コントラストの拡大
処理を経た成分値(R’,G’,B’)を対象として
(27)〜(29)式に基づいて変換し、最終的な成分
値(R”,G”,B”)の画像データを得る。
を順を追って説明する。
と、同写真をRGBの階調データで表した画像データが
コンピュータ21に取り込まれ、CPUは図5に示す画
像処理のプログラムを実行し、その画像データにとって
最良のコントラストと鮮やかさとなるようにコントラス
ト拡大処理と彩度強調処理を実行する。
囲内となるように間引き処理で画素を選択し、同画素に
ついて(3)式より輝度を求めるとともに(10)式よ
り彩度を求める。そして、これらの輝度と彩度について
分布を集計する。
分布範囲である最大値ymaxと最小値yminを決定し、
(5),(6)式よりパラメータa,bを求めるととも
に、(4)式に基づいてあらかじめ全ての階調について
の変換関係を演算した変換テーブルを作成しておく。
ら当該画像の彩度を表す彩度Aを求め、同彩度Aと(1
3)式〜(16)式の関係から仮の彩度強調係数Sを求
める。
次のステップS140ではコントラスト拡大係数aを用
いて(32)式から正式の彩度強調係数S’へと変換す
る。この処理により、強調処理を抑制することができる
ようになる。なお、この時点で彩度強調係数S’から、
彩度強調パラメータS’ratioを求めておく。
示すように注目画素を順次移動させながら具体的な画像
データの変換を行う。
上述した彩度強調パラメータS’ratio を使用して、こ
の成分値(R’,G’,B’)から R”=R+(R’−Y)×S’ratio …(27)’ G”=G+(G’−Y)×S’ratio …(28)’ B”=B+(B’−Y)×S’ratio …(29)’ なる演算式を経て最終的な成分値(R”,G”,B”)
を得る。
タはコントラストが拡大されるとともに彩度強調されな
がら、互いに相乗的に作用されることなく最良の画像と
なる。
計にて集計される輝度分布と彩度分布に基づいて、ステ
ップS120ではコントラスト拡大係数aを決定すると
ともに、ステップS130では彩度強調係数Sを決定す
るが、ステップS140ではコントラスト拡大係数aに
基づいて当該コントラスト拡大係数aが大きくなれば彩
度強調係数Sを小さくなるような関連づけを行うことに
より、新たな彩度強調係数S’を求め、ステップS15
0にて同彩度強調係数S’と上記コントラスト拡大係数
aを利用して画像データを変換するようにしているた
め、それぞれで設定した場合における相乗的な強調処理
によって画像データが派手になってしまうことを防止で
き、最良の画像データを容易に得ることができるように
なる。
ては、演算速度が間に合わないこともあり得る。従っ
て、そのような場合には撮影のシーンごとに輝度と彩度
の検出を行っておき、そのシーンにおいては同様の傾向
であるものと想定してコントラストの拡大程度と彩度の
強調程度を決定しておき、フレームごとに同強調程度に
基づいて輝度分布を拡大するとともに彩度強調すればよ
い。むろん、十分な演算速度があれば各フレームごとに
変換するようにしても良いし、また、同様の変換は受像
機の側で行うことも可能である。
用される画像処理システムのブロック図である。
示すブロック図である。
タルスチルカメラのブロック図である。
ンタドライバの構成図である。
である。
を示す図である。
ャートである。
示す図である。
ある。
ある。
る概念を示す図である。
念を示す図である。
る概念を示す図である。
抑制処理が適用される概念を示す図である。
れる概念を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 画像データにおける輝度分布を拡大させ
るコントラスト拡大手段と、 上記画像データにおける各画素の彩度を強調する彩度強
調手段と、 輝度分布の拡大操作と彩度の強調操作を互いに抑制し合
う強調処理抑制手段とを具備することを特徴とする画像
処理装置。 - 【請求項2】 上記請求項1に記載の画像処理装置にお
いて、上記強調処理抑制手段は、上記コントラスト拡大
手段における輝度分布の拡大程度を表すパラメータと上
記彩度強調手段における彩度の強調程度を表すパラメー
タとから、一方が大となるときに他方が小となる関連づ
けを行うことを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項3】 上記請求項1または請求項2のいずれか
に記載の画像処理装置において、上記コントラスト拡大
手段と上記彩度強調手段は、画素ごとの画像データにつ
いての変換操作を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項4】 上記請求項1〜請求項3のいずれかに記
載の画像処理装置において、上記コントラスト拡大手段
と上記彩度強調手段における一方または双方が、画像デ
ータを分析して強調程度を設定することを特徴とする画
像処理装置。 - 【請求項5】 上記請求項4に記載の画像処理装置にお
いて、上記コントラスト拡大手段は、画素単位での画像
データの輝度分布を検出する輝度分布検出手段と、この
検出された輝度分布に基づいて再現可能な範囲内での同
輝度分布の拡大可能な程度を判別して画像データを変換
するコントラストデータ変換手段とを具備することを特
徴とする画像処理装置。 - 【請求項6】 上記請求項4または請求項5のいずれか
に記載の画像処理装置において、上記彩度強調手段は、
画像データにおける各画素の彩度の分布を集計する彩度
分布集計手段と、この彩度分布集計手段にて集計された
彩度の分布状況から画像データの彩度を強調する程度を
判定する彩度強調度判定手段と、判定された変換の程度
に基づいて画像データにおける彩度を表す情報を修正し
て新たな画像データに変換する彩度データ変換手段とを
具備することを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項7】 画像データにおける輝度分布を拡大させ
るコントラスト拡大処理と、画像データにおける各画素
の彩度を強調する彩度強調処理とを実行するに当たり、
輝度分布の拡大操作と彩度の強調操作とが互いに抑制し
合うように関連づけして処理することを特徴とする画像
処理方法。 - 【請求項8】 画像データをコンピュータにて入力し、
同画像データにおける輝度分布を拡大させるコントラス
ト拡大処理と、同画像データにおける各画素の彩度を強
調する彩度強調処理とを実行する画像処理プログラムを
記録した媒体であって、 上記コントラスト拡大処理と上記彩度強調処理とを実行
するに当たり、輝度分布の拡大操作と彩度の強調操作と
が互いに抑制し合うように関連づけして処理することを
特徴とする画像処理プログラムを記録した媒体。
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JP2011516911A (ja) * | 2008-03-13 | 2011-05-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | カラー画像のエンハンスメント |
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- 2002-06-24 JP JP2002182370A patent/JP3736632B2/ja not_active Expired - Fee Related
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