JP2003203231A - 黒レベルを維持する画像処理方法 - Google Patents
黒レベルを維持する画像処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像コントラストをひどく増加させることな
く、入力画像中の画像捕捉媒体によって殆ど又は全く光
を受けないことに対応する領域が出力画像中で暗い領域
として再現されることを確実とする画像処理の改善され
た方法及びシステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明による画像捕捉システムによって
捕捉される写真画像を処理する方法は、露光がないとき
のシステムの応答を表わす画像捕捉システムについての
最大の暗い値を決定する段階と、１以上の画像依存の画
像変換を有し、最大の暗い値を処理するときに「スモー
キー・ブラック」問題が最小化されるよう暗さについて
の所定の規準を満たす処理された最大の暗い値を生成す
る、出力装置上に表示する前に画像を処理するための画
像処理パスを発生する段階と、処理された写真画像を生
成するために写真画像に対して画像処理パスを適用する
段階とを含む。
く、入力画像中の画像捕捉媒体によって殆ど又は全く光
を受けないことに対応する領域が出力画像中で暗い領域
として再現されることを確実とする画像処理の改善され
た方法及びシステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明による画像捕捉システムによって
捕捉される写真画像を処理する方法は、露光がないとき
のシステムの応答を表わす画像捕捉システムについての
最大の暗い値を決定する段階と、１以上の画像依存の画
像変換を有し、最大の暗い値を処理するときに「スモー
キー・ブラック」問題が最小化されるよう暗さについて
の所定の規準を満たす処理された最大の暗い値を生成す
る、出力装置上に表示する前に画像を処理するための画
像処理パスを発生する段階と、処理された写真画像を生
成するために写真画像に対して画像処理パスを適用する
段階とを含む。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概してディジタル画
像処理の分野に関連し、特に、入力画像中の画像捕捉媒
体によって殆ど又は全く光を受けないことに対応する領
域が出力画像中で暗い領域として再現されることを確実
とする方法及びシステムに関連する。 【０００２】 【従来の技術】撮像システムでは、画像感知装置の領域
のうち入射光を受けない領域は、写真の印画やＣＲＴモ
ニタ上の画像といった表示された画像中では黒として再
現されるべきである。写真の印画は、画像中の黒である
べき領域が黒よりも明るい場合には好ましくない画質で
あることが多い。このような画像は暗く又は黒く見える
べき領域又は対象が明るすぎて見えるため、この問題は
「スモーキー・ブラック」問題と称される。例えば、消
費者によって撮影された花火の写真は露光が殆ど又は全
くない大きい領域を含む場合が多い。花火の画像は焼き
付けが明るすぎる場合が多く、その結果、スモーキー・
ブラック又は灰色の背景がある満足のいかない画像が生
じてしまう。 【０００３】写真のネガでは、フィルムの領域のうち露
光を受けない領域は、最小濃度Ｄmi nを有する。Ｄ
minは、マスク濃度又は基本濃度と称されることもあ
る。画質を改善するためにディジタル画像の処理におい
てＤminの値を使用することが一般的である。例えば、
特許文献１（１９９２年１月１４日発行）において、テ
ラシタ（Terashita）は、画像についての露光の推定を
改善するためにマスク濃度を使用する方法について記載
している。このために、マスク濃度は平均濃度から差し
引かれる。これは、異なるカラーネガフィルム間の可変
性を減少させることによって決定されるカラーバランス
のロバストさを高める。しかしながら、この方法は、画
像感知装置の領域のうち露光を殆ど又は全く受けない領
域が出力画像中で略黒にマップされることを確実とする
ものではない。 【０００４】例えば、特許文献２（１９９８年７月１４
日発行）において、ヤマグチ（Yamaguchi）は、画像の
ディジタル化されたバージョンに対して非線形補正を適
用するためにＤmin値を用いることにより写真フィルム
画像を処理する方法について記載している。Ｄmin値
は、写真のトウ（toe）の部分のコントラストの補正の
精度を高めることを可能とする。更に、クロマが低い画
素、特に露出不足の画素のクロマを低下させる方法が記
載されている。この方法は、画像感知装置の領域のうち
露光を殆ど又は全く受けない領域が出力画像中で略黒に
マップされることを確実とするものではない。 【０００５】例えば、グッドウィン（Goodwin）による
特許文献３（１９９２年７月２８日発行）には、写真フ
ィルムの応答の非線形性について補正する方法が記載さ
れている。この方法は、非線形補正を適用するためにフ
ィルムＤminを用いるものであり、まず実際のＤmin値が
標準のＤmin値と一致するような量だけディジタルカラ
ー画像の各チャネルをシフトさせ、次に写真フィルムの
線形範囲を広げるよう非線形補正を適用する。この方法
は、画像感知装置の領域のうち露光を殆ど又は全く受け
ない領域が出力画像中で略黒にマップされることを確実
とするものではない。 【０００６】更に、自動露出決定アルゴリズム、又はシ
ーンバランスアルゴリズムは、ディジタル撮像システム
及び光学撮像システムの両方によって必要とされるバラ
ンス調整値を推定し適用する。これらのアルゴリズム
は、高速光学プリンタ又はフォトＣＤ（Photo-CD）スキ
ャナに使用される。例えば、テラシタ（Terashita）外
による特許文献４（１９８７年５月２６日発行）、コッ
ク（Cok）による特許文献５（１９９０年７月３１日発
行）、及び、キンジョー（Kinjo）による特許文献６
（１９９９年１１月２日発行）は、全て、自動露出決定
アルゴリズムについて記載している。概して、これらの
アルゴリズムは照準のバランスと画像の特徴の間の回帰
に基づく。これらのいずれの方法も、画像感知装置の領
域のうち露光を殆ど又は全く受けない領域が出力画像中
で略黒にマップされることを確実とするものではない。 【０００７】最後に、画像のコントラストを変更するコ
ントラスト変更方法がある。例えば、リン（Lin）外の
特許文献７（２００１年３月２０日発行）は、白／黒点
マッピングの段階を用いる画像コントラスト変更方法に
ついて記載している。黒点マッピング技術は、一般的に
は、累積的なヒストグラムの特定の（低い）割合（パー
セント）の点に対応する符号値を決定し、その符号値を
通常はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いてマッピ
ングすることによって行われる。このような方法は結果
として得られる出力画像が黒い又は暗い画素又は領域を
含むことを保証するが、この技術は黒い領域を全く有さ
ないシーンの画像を損なわせうる。例えば、海の写真
は、暗い領域のない海岸と空を示す比較的低いコントラ
ストの画像でありうる。しかしながら、黒点マッピング
を適用するには、画像の最も暗い領域が出力画像中で黒
に（又は非常に暗く）マッピングされることが必要とな
る。この技術は、画像に強制的に黒を入れることにより
画像のコントラストをひどく増加させることにより画質
を損なわせる場合が多い。捕捉システムについての事前
の知識又はシーンの意味論的な知識なしには、画像の領
域が元のシーンの中で実際に「黒」に見えたか否かを判
定するのは非常に困難である。 【０００８】 【特許文献１】米国特許第５，０８１，４８５号明細書 【特許文献２】米国特許第５，７８１，３１５号明細書 【特許文献３】米国特許第５，１３４，５７３号明細書 【特許文献４】米国特許第４，６６８，０８２号明細書 【特許文献５】米国特許第４，９４５，４０６号明細書 【特許文献６】米国特許第５，９７８，１００号明細書 【特許文献７】米国特許第６，２０４，９４０号明細書 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、画
像コントラストをひどく増加させることなく、入力画像
中の画像捕捉媒体によって殆ど又は全く光を受けないこ
とに対応する領域が出力画像中で暗い領域として再現さ
れることを確実とする画像処理の改善された方法及びシ
ステムを提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】これは、本発明によれ
ば、露光がないときのシステムの応答を表わす画像捕捉
システムについての最大の暗い値を決定し、１以上の画
像依存の画像変換を有し、最大の暗い値を処理するとき
に「スモーキー・ブラック」問題が最小化されるよう暗
さについての所定の規準を満たす処理された最大の暗い
値を生成する、出力装置上に表示する前に画像を処理す
るための画像処理パスを発生し、処理された写真画像を
生成するために写真画像に対して画像処理パスを適用す
る、画像を処理する方法及びシステムを提供することに
よって達成される。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下の説明において、本発明につ
いてソフトウエアプログラムとして実施される方法とし
て説明する。当業者は、このようなソフトウエアと同等
のものがハードウエア中に構築されうることを容易に認
識するであろう。画像強調アルゴリズムと方法は周知で
あるため、本願では本発明による方法の一部をなす、又
はより直接的に協働するアルゴリズム及び方法段階につ
いて説明する。本願に特別に図示又は説明しないかかる
アルゴリズム及び方法のうちの他の部分、並びに、画像
信号を生成及び他の方法で処理するハードウエア及び／
又はソフトウエアは、従来技術で周知の材料、構成要
素、及び要素から選択されうる。以下の明細書の記載が
与えられると、その全てのソフトウエア実施は従来通り
であり、通常の技術範囲内である。 【００１１】尚、本発明はアナログ撮像システム中のア
ナログ画像又はディジタル撮像システム中のディジタル
画像のいずれかのために画像処理パスを選択するために
使用されうる。アナログ画像は、写真ネガや写真ポジ
（スライド）や写真印画といった物理的な媒体上に表わ
された画像である。ディジタル画像は、一般的には、
赤、緑、及び青の画素値を表わす数の２次元の配列、又
は、光の強度に対応する単色画素値である。用語に関し
て、ディジタル画像のｘ番目の列及びｙ番目の行を示す
座標（ｘ，ｙ）に配置されるディジタル画像の画素の値
は、ここでは、位置（ｘ，ｙ）における赤、緑、及び青
のディジタル画像チャネルの値を夫々示す値の３つ組
［ｒ（ｘ，ｙ），ｇ（ｘ，ｙ），ｂ（ｘ，ｙ）］を含む
ものとする。これについて、ディジタル画像は、幾つか
のディジタル画像チャネルを含むものとして考えられう
る。赤、緑、及び青の２次元配列を含むディジタル画像
の場合、画像は３つのチャネル、即ち、赤、緑、及び青
の分光チャネルを含む。更に、画像ｆがアナログ画像で
ある場合、値ｆ（ｘ，ｙ）は（ｘ，ｙ）によって示され
る位置における光の強度を表わす。 【００１２】更に、本発明は、特に、写真フィルムから
生じた画像をレンダリングするときに生ずる問題につい
て取り扱う。入力画像濃度を出力媒体上の出力媒体濃度
にレンダリング又はマッピングすることは、ディジタル
撮像及び光学撮像の両方で生じ、当業者に周知である。
２０００年８月１日発行のブール（Buhr）外による米国
特許第６，０９７，４７０号明細書は、画像レンダリン
グについて記載している。 【００１３】一般的に、写真フィルムを処理するとき、
Ｄminは任意の所与のフィルムの種類について安定であ
る。例えば、特定の製造者からの８００スピードフィル
ムは、フィルムの多くのサンプルに亘って比較的一定の
Ｄminを有する。Ｄminは、写真フィルムの入射露光を受
けない領域上に形成される平均濃度を識別する。或い
は、光を受けない領域中の最小画素値は、Ｄminを決め
るために使用されうる。 【００１４】図１は、出力画像を得るために特定の画像
処理路で画像を処理するための本発明の望ましい実施例
を示す図である。概して、本発明は、スモーキー・ブラ
ックのみかけを防止する画像を生じさせるか、少なくと
も出力画像中のスモーキー・ブラックのみかけを最小化
する画像処理パスの選択を可能とする。まず、画像処理
システムについてのＤmin値（画像自体の最小濃度であ
る必要はない）が決定される（８）。次に、特定の画像
から出力画像を作成するために使用するために幾つかの
画像処理パス１０1，．．．，１０i，．．．１０Pが発
生される（１０）。一般的に、第１の潜在画像処理パス
１０1は、基本画像処理パスと称される。この画像処理
パスは、一定の範囲の入力画像について一般的に満足の
いく出力画像を作成するために最適化される。残る画像
処理パス１０2，．．．１０Pは、全ての可能な画像の少
なくとも部分集合に対する基本画像処理パスよりも満足
のいく出力画像を生成するための様々な試みである他の
潜在的な画像処理パスである。画像処理パスとそれらの
構成については、以下詳述する。 【００１５】Ｄminは、露光を受けない領域中における
フィルムの期待濃度を示す。望ましい実施例では、Ｄ
minは、写真フィルム上の識別コードを感知することに
よって決定される。識別コードは、Ｄmin値を含むデー
タベースをアドレス指定するために使用される。データ
ベースは、特定の写真フィルムのための製造者の仕様を
用いて時間的に先行して作成される。図２に示す他の実
施例では、フレーム間ギャップ２２（即ち隣接する画像
フレーム２６間のフィルム）、又は、パーフォレーショ
ン間ギャップ２４をスキャンするためにスキャナが使用
されうる。一般的には、写真フィルムのフレーム間の露
光を僅かに受ける又は全く受けない領域である。従っ
て、これらの領域をスキャンすることにより、フィルム
のＤminの良い推定値が与えられる。Ｄminを決定するこ
れらの方法は、上述の米国特許第５，０８１，４８５号
明細書及び第５，１３４，５７３号明細書に記載される
ように当業者によって周知である。例えば、Kodak 200
スピードフィルムでは、Ｄminは、赤、緑、及び青のチ
ャネルについて、濃度＊１０００の単位で、夫々、２１
２、６１６、及び７７９である。Ｄminは、上述のよう
な識別コード又はフレーム間ギャップのスキャンといっ
た画像自体のディジタル表現に含まれない上を用いるこ
とによって決定される。 【００１６】図１を参照するに、Ｄminは、画像処理パ
スを通じて伝搬される（１２）。このような伝搬は、Ｄ
minが出力画像のメトリックへマップする出力濃度又は
明るさを決定する。Ｄminが出力画像のメトリック中の
黒よりも明るい濃度へマップするときに、出力画像が黒
として現れる対象を含むことはあまり可能性が高くな
い。実際、出力画像は、「スモーキー・ブラック」のみ
かけを有する可能性が高い。Ｄminを各画像処理パス１
０1-Pを通じて伝搬させる結果として、一組のＰの伝搬
されたＤmin値、即ちＤmin1'乃至ＤminP'（望ましく
は、赤、緑、及び青の画像チャネルの夫々に対して一
つ）が得られる。伝搬されたＤminは、Ｄmin’と表され
る。尚、伝搬されたＤmin値は、画像処理パス１０1-pを
通じたＤminのマッピングを示す。また、画像自体は、
Ｄminの値であるか、又は、Ｄminの値に近い画素を有し
ても、有さなくともよい。 【００１７】図３を参照するに、各画像処理パス１０
1-pは、画像処理パスを構成する１以上の画像変換２０
1-Mを含む。例えば、画像変換２０1が画像の赤、緑、及
び青のチャネルに対する定数Ｒｓ，Ｇｓ及びＢｓを加え
ることによって行われるバランスシフトであるとき、画
像変換２０1を通じて伝搬されるＤminの値は、単に、Ｒ
ｓ、Ｇｓ及びＢｓをＤminの赤、緑、及び青の成分に加
えることによってみつけられる。画像変換２０2がルッ
クアップテーブル（ＬＵＴ）であるとき、画像変換２０
2を通じて伝搬されるＤminの値は、伝搬されるＤminの
現在の値をＬＵＴへの入力として使用することにより従
来技術で周知のようにテーブル参照を行うことによって
見つけられる。ＬＵＴの出力は、画像変換２０2を通じ
た伝搬されたＤmin値である。Ｄminは、同様に、画像処
理の技術で周知のマトリックス及び３次元ＬＵＴといっ
た他の画像変換２０3-Mを通じて伝搬される。本質的
に、Ｄm inは、Ｄminの値が画素の値であるかのように画
像変換を適用することによって任意の画像変換２０mを
通じて伝搬される。 【００１８】これらの画像変換２０mは、一般的にはデ
ィジタル画像の画素値に適用される数学的な演算である
が、本発明はディジタル画像に限られるものではない。
例えば、写真ネガを写真紙に露光するために必要な全て
の段階は、一連の画像変換２０mとしてモデル化されう
る。画像変換２０mは、画像に対して生ずる物理的な段
階を表わしうる。例えば、画像変換２０mは、画像を写
真紙に印画する処理を表わしてもよく、又は、画像変換
２０mは、較正目標濃度と実際に達成可能な濃度との間
の差を表わしうる。 【００１９】更に、画像変換２０mは、出力画像が見ら
れているときの人間の視覚系によって行われる処理を表
しうる。このように、本発明は、ディジタル撮像システ
ム及びアナログ撮像システムの両方に対して黒レベルメ
トリックを使用して画像処理パス１０iを選択するのに
有用である。当業者は、画像に対する画像処理パス１０
iの適用が画像変換２０mによって意味されることを認識
するであろう。例えば、画像変換段階２０mは、ディジ
タル画像の画素値に適用すべき数学的な演算を表わしう
る。または、画像変換２０mは、物理的な段階又は人間
の視覚系の動作を表しうる。これらの場合、画像変換は
出力画像を見ることにより画像が受ける処理を単に表わ
し、画像処理パス１０iは見るための準備ができている
出力画像を作成するために人間の視覚系の反応を表わす
画像変換２０mを適用する必要はない。 【００２０】望ましい実施例では、幾つかの画像変換２
０mは、伝搬されるＤmin値に対して殆ど又は全く影響を
与えず、従って、伝搬されるＤmin値を計算する際に飛
ばされる（スキップされる）か省かれうる。例えば、鮮
鋭化又は雑音除去といった空間操作は、一般的にはＤ
minの値を変更せず、省かれうる。例えば対象認識とい
った他のより複雑な画像変換２０mも伝搬されるＤmin値
に影響を与えず、やはり無視されうる。これらの無視さ
れる画像変換は、伝搬されるＤmin値とは関係がない。 【００２１】画像処理パス１０iの各関連する画像変換
２０mを通じてＤmin値を伝搬させることにより、出力伝
搬Ｄmin値が決定される。これらの出力伝搬Ｄmin値は、
出力画像の濃度を元の画像に関連付けられるＤminと関
連させる。 【００２２】再び図１を参照するに、各画像処理パス１
０iに対して黒レベルメトリックＢ1．．．Ｂi．．．Ｂp
が発生される（１４）。黒レベルメトリックを発生させ
る目的は、更なる処理を簡単化するために出力伝搬Ｄ
min値の情報を単一の数（黒レベルメトリックＢ）へ要
約することである。望ましい実施例では、Ｄmin値は、
画像の各チャネルに対して発生される（例えば、Ｄmin
は、赤、緑、及び青に対して発生される）。黒レベルメ
トリックＢは、これらのＤmin値の最大をとることによ
り発生される。例えば、赤、緑、及び青のチャネルに対
する伝搬されるＤ min値は、夫々、８７９、９８１、１
０３２であり、黒レベルメトリックＢは１０３２であ
る。当業者は、黒レベルメトリックＢを発生する処理
が、現在の方法に実質的に影響を与えることなく変更さ
れうることを認識するであろう。例えば、黒レベルメト
リックは、出力伝搬Ｄmin値の平均をとることによって
発生されえ、本例では９６４である。黒レベルメトリッ
クＢは、与えられた画像処理パスに対する出力画像につ
いてのおおよその絶対的な最小の達成可能な黒レベルを
表わす。 【００２３】次に、黒レベルメトリックＢ1，
Ｂ2，．．．，Ｂi，．．．，ＢPを解析し、解析に基づ
いて画像処理パスを選択することにより、夫々のチャネ
ルに対する黒レベルメトリックの値に基づいて画像処理
パス１０iが選択される（１６）。尚、本発明は、実際
に画像を調べることなく、伝搬されるＤmin値の推定に
基づいて画像処理パス１０iを選択することが可能であ
ることについて認識することが重要である。これによ
り、本発明の方法は、他の画像処理パスの夫々を通る画
像を処理する必要なしに、望ましい画像処理パス１０i
を選択することが可能となる。概して、パス選択は、一
定の要件を満たす関連付けられる黒レベルメトリックＢ
iを有する画像処理パス１０i、ただし０＜ｉ≦ｐ、を選
択する。例えば、選択される画像処理パス１０iは、関
連付けられる黒レベルメトリックが閾値Ｔを超えないパ
スでありうる。すると、選択される画像処理パス１０i
は（部分的に又は全体的に）、画像に適用され（１
８）、処理された出力画像が作成される。 【００２４】尚、本発明は、元のＤmin値と、画像処理
パス１０iのみを用いて伝搬されたＤ min値を決定する。
これらの入力は、撮像システムに関するが非画像データ
である一般的な情報を含む。画像に関連付けられる非画
像データは、しばしば、画像メタデータと称される。こ
のように、本発明は、メタデータ解析にのみ基づいて画
像処理パス１０iを選択する可能性を有する。画像解析
が必要でないため、画像処理パス１０iを選択するため
に必要な計算は、典型的なディジタルコンピュータ上で
非常に速く完了しうる。 【００２５】図４は、例としての画像処理パス１０iを
示す図である。この典型的な画像処理パス１０iは、写
真ネガのディジタルスキャンである入力画像から写真印
画である出力画像を作成するよう設計される画像変換か
ら構成される。このような画像処理パス１０iの例は、
いずれもブール（Buhr）外に対して２０００年８月１日
に発行された米国特許第６，０９７，４７０号明細書及
び米国特許第６，０９７，４７１号明細書に開示されて
いる。画像処理パスは、画像装置に応答して非線形性の
補償を適用する画像処理応答線形化器４２を含む。写真
フィルムに応答して非線形性について補正する方法は、
ディジタル画像がフィルムから生じたものである場合に
実施されうる。このような方法は、ここに参照として組
み入れられるグッドウィン（Goodwin）に対して１９９
２年７月２８日に発行された米国特許第５，１３４，５
７３号明細書に記載されている。画像処理パスはまた、
画像に対してシーンバランスアルゴリズムを適用するバ
ランス適用器４４を含む。画像のバランス調整は、シー
ンバランスアルゴリズム（ＳＢＡ）又は自動露光決定ア
ルゴリズム（例えば高速光プリンタ又はフォトＣＤスキ
ャナで使用されるものであり、ここに参照として組み入
れられるコック（Cok）に対して１９９０年７月３１日
に発行された米国特許第４，９４５，４０６号明細書を
参照のこと）によって行われる場合が多い。 【００２６】また、画像処理パスは、画像に対する色調
変更を決定し適用するコントラスト調整器４６を含む。
画像のコントラストは、自動アルゴリズムによって推定
されうる。更に、ディジタル画像のコントラストは、望
ましいコントラストレベルへ変更されうる。画像のコン
トラストを推定し、画像のコントラストの調整の手段を
与える例は、ここに参照として組み入れられるリー（Le
e）外に対して１９９８年１０月１３日に発行された米
国特許第５，８２２，４５３号明細書に記載されてい
る。最後に、画像処理パス１０iはまた、上述の米国特
許第６，０９７，４７０号明細書に記載のレンダリング
操作４８を含みうる。ディジタル画像又は光画像のレン
ダリングは、ＬＵＴ（１次元、３次元、又は多次元のい
ずれか）によって良い精度で表現されうる。例えば、図
５は、画像濃度（シーン濃度）を出力画像の出力媒体の
濃度に対して関連付けるＬＵＴのグラフを示す。出力画
像のメトリックは、Ｓｔａｔｕｓ Ａ＊１００であるこ
とが望ましいが、当業者は、レンダリング空間として多
くの出力画像メトリックが使用されうることを認識する
であろう（例えば、ｓＲＧＢが一般的である）。 【００２７】他の画像処理パス１０iは、（例えば、コ
ントラスト調整器４６のＬＵＴで、より暗く調整するこ
と、又は、影を明るくしないことにより）スモーキー・
ブラック画像条件の発生を減少させることを試みる。画
像処理の分野の専門家は、出力画像中のスモーキー・ブ
ラック画像条件の発生を、基本画像処理パス１０1によ
って作成される出力画像に対して減少させる画像処理パ
ス１０Pが構築されうることを認識するであろう。例え
ば、概して、画像のバランス調整を行う画像変換２０に
よって画像をわずかに暗くすることにより、スモーキー
・ブラック画像条件の発生が減少する。更に、本発明と
共に、図３のコントラスト調整器４６といったコントラ
ストの調整を行う画像変換２０が使用されうる。画像の
コントラストを変更することにより、要求に応じて、Ｄ
min値は、より明るい濃度又はより暗い濃度へ伝搬され
うる。図１に示す潜在的な画像処理パス１０pは、画像
処理パス１０iが構成される画像変換２０m、画像変換の
順序、又は、画像変換が作成されるパラメータに関して
変化しうる。 【００２８】黒レベルメトリックＢは、与えられた画像
処理パスに対する出力画像についてのおおよその絶対的
な最小の達成可能な黒レベルを表わす。望ましい実施例
では、黒レベルメトリックが閾値Ｔよりも大きければ、
出力画像はスモーキー・ブラックの見かけを有しうる。
これは、黒レベルメトリックが一連の画像処理をＤmi n
に対して適用したことによって生ずる濃度を表す（これ
は写真フィルムのうちの略露光がされていない領域に生
ずる濃度である）。この黒レベルメトリックが閾値Ｔよ
りも大きい濃度へマッピングされた場合、フィルムの露
光を受けていない領域が黒よりもかなり少ない濃度（即
ち、黒よりも明るい）へマッピングされることを意味す
る。視覚的には、これは好ましくなく、スモーキー・ブ
ラックの見かけを有する。従って、閾値Ｔよりも低い黒
レベルメトリックＢを生じさせる画像処理パスは、スモ
ーキー・ブラックの見かけについて好ましくない可能性
が高く、閾値Ｔよりも大きい黒レベルメトリックＢを生
じさせる画像処理パス１０ iはスモーキー・ブラックの
見かけを生じさせない可能性が高い。 【００２９】再び図１を参照するに、最も望ましい黒レ
ベルメトリックを生ずる画像処理パスを選択する段階
（１６）について詳述する。所与の画像ａに対する画像
処理パス１０iの選択をｓ（ａ）＝ｉで示すものとし、
画像ａに対して画像処理パス１０iが選択されたことを
示すものとする。望ましい実施例では、パスを選択する
段階は、以下の式、 If （Ｂ1＜Ｔ1） Ｂio＞Ｔ1であり全てのＢi＜Ｔ1の最小であるよう、ｓ（ａ）＝ｉｏ、 Else ｓ（ａ）＝１ といった所定の規準によって特徴付けられうる。 【００３０】本質的には、選択されるパスは、関連付け
られる黒レベルメトリックが閾値Ｔ 1よりも大きい限
り、基本画像処理パス１０1である。そうでない場合、
即ち、Ｂ 1＜Ｔ1のとき、選択される画像処理パス１０i
は、Ｂiの値が最も低いがそれでもＴ1よりも大きい画像
処理パス１０iである。どの画像処理パス１０1-PもＴ1
よりも大きい黒レベルメトリックを有さない場合、選択
される画像処理パス１０1は最大の黒レベルメトリック
を有する画像処理パス１０iである。 【００３１】尚、このシステムについての潜在的な時間
の節約は、必要であるときにのみ、即ち、Ｂ1＜Ｔ1であ
るときにのみ、黒レベルメトリック及び他の画像処理パ
ス１０2，．．．，１０i，．．．，１０Pを計算するこ
とである。 【００３２】画像処理の専門家は、上述の画像変換のう
ちの幾つかは、画像変換の操作パラメータを設定するた
めに画像内容に依存することを認識するであろう。処理
時間と複雑性を省くため、これは通常は画像の低解像度
のバージョンを検査することによって達成される。黒レ
ベルメトリックは、実際の画像について調整される画像
変換に従った処理によって決定される。選択される画像
処理パス１０iは、画像ごとに変化しうる。換言すれ
ば、両方の画像が同じ捕捉装置から発生した同じ印刷装
置によって同じ媒体上に印刷されたものであっても、第
１の画像のための望ましい画像処理パス１０iは、第２
の画像のための望ましい画像処理パス１０iとは異なり
うる。 【００３３】画像の総数全体についての最大の画質を達
成するために、閾値Ｔ1を最適化することが可能であ
る。これは、まず一組のＡの画像（望ましくはＡ≧５
０）を選択し、次にＰの画像処理パス１０iの夫々に従
ってＡの画像の夫々に対して出力画像を作成することに
よって達成されうる。次に、人間である観察者は、各出
力画像に対して優先度を割り当てうる。これらの優先度
は、質データとして考えることができる。ここで、Ｑap
はｉ番目の画像処理パス１０iによって生成されるａ番
目の画像に対する質評価を表わすとする。画像処理パス
を選択する段階（１６）の目的は、各画像ａに対して、
ａ番目の画像に対して最も高い質評価Ｑapoを生じさせ
る画像処理パスｉ0を選択することである。画像の総数
全体の平均の質ＡQは、 【００３４】 【数１】 で計算される。 【００３５】このように、Ｔ1は、全体の平均の質ＡQが
最大となるまで変化される。Ｔ1の値は、従来技術で周
知の最適化技術によってＡQの値を最大とすることによ
って決定される。この方法により、Ｔ1の値は、１００
＊Ｓｔａｔｕｓ Ａ濃度の単位で２００であると決定さ
れた。 【００３６】当業者はまた、画像処理パス１０iを選択
する段階（１６）を導き出す式は、様々な方法で達成さ
れうることを認識するであろう。例えば、画像処理パス
１０ iを選択するために、或いは以下の規則、 If （Ｂ1＞Ｔ1） ｓ（ａ）＝１ Else Ｂi0が全てのＢiの最大であるよう、ｓ（ａ）＝ｉ０ が使用されうる。 【００３７】図６は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。この実施例では、基本画像処理パス１０1からの黒
レベルメトリックＢ1は、選択された画像処理パス１０
を選択するため（１６）に使用される。 【００３８】この他の選択（１６）の動作は、以下の
式、即ち、 によって表わされうる。 【００３９】この他の実施例は、パスの数が増加するに
つれ大きさが大きくなる出力画像のスモーキー・ブラッ
ク効果の不愉快さを減少させる手段がとられたときに最
もよく実行される。尚、Ｔ1＞Ｔ2＞Ｔ3である。 【００４０】図７は、図１に示す画像処理パスの選択段
階が、伝搬される黒レベルメトリックに基づいて画像処
理パスの許容可能性を決定する段階（３４）によって置
き換えられる更なる他の実施例を示す図である。この実
施例は、選択された画像処理パス１０iに到達するため
に繰り返しが使用される方法について示す。上述のよう
に、黒レベルメトリックＢ1は、Ｄminを決定し（８）、
画像処理パスを発生し（１０）、パスを通してＤminを
伝搬し（１２）、伝搬されたＤminから黒レベルメトリ
ックＢを発生する（１４）ことによって計算される。次
に、黒レベルメトリックに基づいて画像処理パスの許容
可能性が決定される（３４）。黒レベルメトリックが閾
値Ｔ1よりも大きければ、処理パスによって生成される
出力画像は許容可能であり、基本画像処理パス１０1は
選択される画像処理パス１０iとして選択される。或い
は、第２の画像処理パス１０2は、既存の画像変換２０m
を変更すること、又は、既存の画像変換２０mを追加又
は除去することによって発生される（１０）。画像処理
パス１０2は、Ｄminを伝搬し（１２）、次に上述と同様
に黒レベルメトリックを発生する（１４）ために使用さ
れる。次に、この第２の黒レベルメトリックの許容可能
性が決定される（３４）。この処理は、黒レベルメトリ
ックが所定の規準を満たし、画像処理パス１０iが選択
されるまで、又は、何らかの他の停止条件を満たすまで
繰り返される。画像処理パスの許容可能性は、以下の一
組の式、 If （Ｂi＞Ｔ1） 画像処理パスは選択される画像処理パス１０xとして認められる Else 画像処理パスは認められない に基づいて決定される（３４）。 【００４１】画像処理パス１０iが発生される（１０）
たびに、出力画像中のＤminの再生を暗くすることによ
り、出力画像中のスモーキー・ブラックの見かけを減少
させる追加的な又はより高い大きさの段階がとられる。
例えば、上述のように、図４中のバランス適用器４４に
よって適用される露光補正は、各画像処理パス１０iを
発生する（１０）ために調整可能パラメータを調整する
ことによって（例えば０．１ストップの段階で）繰り返
し減少されうる。このように、各続く画像処理パス１０
iはより暗い（そしてあまり不愉快でない見かけである
可能性が高い）出力画像を生成する。望ましくは、バラ
ンス適用器４４によって適用される露光補正は、黒レベ
ルメトリックと閾値Ｔ1の間の差だけ減少される。 【００４２】更に、図４のコントラスト調整器４６は、
画像に対してダイナミックレンジ圧縮を適用する。この
操作は、一般的には改善された出力画像を生じさせる
が、低い濃度の領域の照明により画像がスモーキー・ブ
ラックを有するように見える場合がある。ダイナミック
レンジ圧縮の程度は、コントラスト調整器４６によって
作成されるＬＵＴの勾配によって制御される。続いて発
生（１０）される各画像処理パス１０iは、コントラス
ト調整器４６によって作成されるＬＵＴの許容可能な最
小の勾配の限界を、基本画像処理パスによって使用され
る限界（望ましくは０．３）から始めて、小さい増分
（望ましくは０．０５）で、限界（望ましくは、１．０
であって、コントラスト調整器４６が影響を有すること
を本質的に防止する）まで増加させうる。許容可能な最
小勾配（調整可能なパラメータ）に対する限界を増加さ
せることで、あまりダイナミックでないレンジの圧縮を
可能が可能となり、より暗く、目に見えにくい雑音を有
する影が確実となる。 【００４３】勾配の限界の変更は、例えば画像の低い強
度にのみ課される。このように、続く画像処理パスを発
生している（１０）とき、雑音の見かけと基本画像処理
パス１０1からの逸脱との間にトレードオフがあること
が認識されるべきである。 【００４４】或いは、コントラスト調整器４６によって
生成されるＬＵＴは、特定の入力濃度（画像処理パス中
のその時点における伝搬されるＤmin値）を所望の出力
濃度（例えばＴ1）へマッピングすることを強制されう
る。ＬＵＴの特定の入力値を特定の出力値へマッピング
する技術は従来技術で周知である。 【００４５】本発明について、望ましい実施例を参照し
て説明した。本発明の範囲を逸脱することなく望ましい
実施例に対して変更がなされうる。例えば、望ましい実
施例において、画像処理パス１０iは１以上の画像処理
パス１０1-Pの黒レベルメトリックにのみ基づいて選択
される。しかしながら、当業者は、画像処理パスの選択
（１６）は、黒レベルメトリックに加えて任意の数の計
算された画像メトリック上で動作しうる。例えば、本願
にここに参照として組み入れられるエシュバッハ（Esch
bach）外に対して１９９４年１１月８日に発行された米
国特許第５，３６３，２０９号明細書に記載の最大ロー
カルコントラストを、黒レベルメトリックと同時に考慮
することができる。 【００４６】 【発明の効果】本発明は、画像のコントラストをひどく
増加させることなく、画像感知装置の領域のうち露光を
殆ど又は全く受けない領域が出力画像中で略黒にマップ
されるという利点がある。
像処理の分野に関連し、特に、入力画像中の画像捕捉媒
体によって殆ど又は全く光を受けないことに対応する領
域が出力画像中で暗い領域として再現されることを確実
とする方法及びシステムに関連する。 【０００２】 【従来の技術】撮像システムでは、画像感知装置の領域
のうち入射光を受けない領域は、写真の印画やＣＲＴモ
ニタ上の画像といった表示された画像中では黒として再
現されるべきである。写真の印画は、画像中の黒である
べき領域が黒よりも明るい場合には好ましくない画質で
あることが多い。このような画像は暗く又は黒く見える
べき領域又は対象が明るすぎて見えるため、この問題は
「スモーキー・ブラック」問題と称される。例えば、消
費者によって撮影された花火の写真は露光が殆ど又は全
くない大きい領域を含む場合が多い。花火の画像は焼き
付けが明るすぎる場合が多く、その結果、スモーキー・
ブラック又は灰色の背景がある満足のいかない画像が生
じてしまう。 【０００３】写真のネガでは、フィルムの領域のうち露
光を受けない領域は、最小濃度Ｄmi nを有する。Ｄ
minは、マスク濃度又は基本濃度と称されることもあ
る。画質を改善するためにディジタル画像の処理におい
てＤminの値を使用することが一般的である。例えば、
特許文献１（１９９２年１月１４日発行）において、テ
ラシタ（Terashita）は、画像についての露光の推定を
改善するためにマスク濃度を使用する方法について記載
している。このために、マスク濃度は平均濃度から差し
引かれる。これは、異なるカラーネガフィルム間の可変
性を減少させることによって決定されるカラーバランス
のロバストさを高める。しかしながら、この方法は、画
像感知装置の領域のうち露光を殆ど又は全く受けない領
域が出力画像中で略黒にマップされることを確実とする
ものではない。 【０００４】例えば、特許文献２（１９９８年７月１４
日発行）において、ヤマグチ（Yamaguchi）は、画像の
ディジタル化されたバージョンに対して非線形補正を適
用するためにＤmin値を用いることにより写真フィルム
画像を処理する方法について記載している。Ｄmin値
は、写真のトウ（toe）の部分のコントラストの補正の
精度を高めることを可能とする。更に、クロマが低い画
素、特に露出不足の画素のクロマを低下させる方法が記
載されている。この方法は、画像感知装置の領域のうち
露光を殆ど又は全く受けない領域が出力画像中で略黒に
マップされることを確実とするものではない。 【０００５】例えば、グッドウィン（Goodwin）による
特許文献３（１９９２年７月２８日発行）には、写真フ
ィルムの応答の非線形性について補正する方法が記載さ
れている。この方法は、非線形補正を適用するためにフ
ィルムＤminを用いるものであり、まず実際のＤmin値が
標準のＤmin値と一致するような量だけディジタルカラ
ー画像の各チャネルをシフトさせ、次に写真フィルムの
線形範囲を広げるよう非線形補正を適用する。この方法
は、画像感知装置の領域のうち露光を殆ど又は全く受け
ない領域が出力画像中で略黒にマップされることを確実
とするものではない。 【０００６】更に、自動露出決定アルゴリズム、又はシ
ーンバランスアルゴリズムは、ディジタル撮像システム
及び光学撮像システムの両方によって必要とされるバラ
ンス調整値を推定し適用する。これらのアルゴリズム
は、高速光学プリンタ又はフォトＣＤ（Photo-CD）スキ
ャナに使用される。例えば、テラシタ（Terashita）外
による特許文献４（１９８７年５月２６日発行）、コッ
ク（Cok）による特許文献５（１９９０年７月３１日発
行）、及び、キンジョー（Kinjo）による特許文献６
（１９９９年１１月２日発行）は、全て、自動露出決定
アルゴリズムについて記載している。概して、これらの
アルゴリズムは照準のバランスと画像の特徴の間の回帰
に基づく。これらのいずれの方法も、画像感知装置の領
域のうち露光を殆ど又は全く受けない領域が出力画像中
で略黒にマップされることを確実とするものではない。 【０００７】最後に、画像のコントラストを変更するコ
ントラスト変更方法がある。例えば、リン（Lin）外の
特許文献７（２００１年３月２０日発行）は、白／黒点
マッピングの段階を用いる画像コントラスト変更方法に
ついて記載している。黒点マッピング技術は、一般的に
は、累積的なヒストグラムの特定の（低い）割合（パー
セント）の点に対応する符号値を決定し、その符号値を
通常はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いてマッピ
ングすることによって行われる。このような方法は結果
として得られる出力画像が黒い又は暗い画素又は領域を
含むことを保証するが、この技術は黒い領域を全く有さ
ないシーンの画像を損なわせうる。例えば、海の写真
は、暗い領域のない海岸と空を示す比較的低いコントラ
ストの画像でありうる。しかしながら、黒点マッピング
を適用するには、画像の最も暗い領域が出力画像中で黒
に（又は非常に暗く）マッピングされることが必要とな
る。この技術は、画像に強制的に黒を入れることにより
画像のコントラストをひどく増加させることにより画質
を損なわせる場合が多い。捕捉システムについての事前
の知識又はシーンの意味論的な知識なしには、画像の領
域が元のシーンの中で実際に「黒」に見えたか否かを判
定するのは非常に困難である。 【０００８】 【特許文献１】米国特許第５，０８１，４８５号明細書 【特許文献２】米国特許第５，７８１，３１５号明細書 【特許文献３】米国特許第５，１３４，５７３号明細書 【特許文献４】米国特許第４，６６８，０８２号明細書 【特許文献５】米国特許第４，９４５，４０６号明細書 【特許文献６】米国特許第５，９７８，１００号明細書 【特許文献７】米国特許第６，２０４，９４０号明細書 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、画
像コントラストをひどく増加させることなく、入力画像
中の画像捕捉媒体によって殆ど又は全く光を受けないこ
とに対応する領域が出力画像中で暗い領域として再現さ
れることを確実とする画像処理の改善された方法及びシ
ステムを提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】これは、本発明によれ
ば、露光がないときのシステムの応答を表わす画像捕捉
システムについての最大の暗い値を決定し、１以上の画
像依存の画像変換を有し、最大の暗い値を処理するとき
に「スモーキー・ブラック」問題が最小化されるよう暗
さについての所定の規準を満たす処理された最大の暗い
値を生成する、出力装置上に表示する前に画像を処理す
るための画像処理パスを発生し、処理された写真画像を
生成するために写真画像に対して画像処理パスを適用す
る、画像を処理する方法及びシステムを提供することに
よって達成される。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下の説明において、本発明につ
いてソフトウエアプログラムとして実施される方法とし
て説明する。当業者は、このようなソフトウエアと同等
のものがハードウエア中に構築されうることを容易に認
識するであろう。画像強調アルゴリズムと方法は周知で
あるため、本願では本発明による方法の一部をなす、又
はより直接的に協働するアルゴリズム及び方法段階につ
いて説明する。本願に特別に図示又は説明しないかかる
アルゴリズム及び方法のうちの他の部分、並びに、画像
信号を生成及び他の方法で処理するハードウエア及び／
又はソフトウエアは、従来技術で周知の材料、構成要
素、及び要素から選択されうる。以下の明細書の記載が
与えられると、その全てのソフトウエア実施は従来通り
であり、通常の技術範囲内である。 【００１１】尚、本発明はアナログ撮像システム中のア
ナログ画像又はディジタル撮像システム中のディジタル
画像のいずれかのために画像処理パスを選択するために
使用されうる。アナログ画像は、写真ネガや写真ポジ
（スライド）や写真印画といった物理的な媒体上に表わ
された画像である。ディジタル画像は、一般的には、
赤、緑、及び青の画素値を表わす数の２次元の配列、又
は、光の強度に対応する単色画素値である。用語に関し
て、ディジタル画像のｘ番目の列及びｙ番目の行を示す
座標（ｘ，ｙ）に配置されるディジタル画像の画素の値
は、ここでは、位置（ｘ，ｙ）における赤、緑、及び青
のディジタル画像チャネルの値を夫々示す値の３つ組
［ｒ（ｘ，ｙ），ｇ（ｘ，ｙ），ｂ（ｘ，ｙ）］を含む
ものとする。これについて、ディジタル画像は、幾つか
のディジタル画像チャネルを含むものとして考えられう
る。赤、緑、及び青の２次元配列を含むディジタル画像
の場合、画像は３つのチャネル、即ち、赤、緑、及び青
の分光チャネルを含む。更に、画像ｆがアナログ画像で
ある場合、値ｆ（ｘ，ｙ）は（ｘ，ｙ）によって示され
る位置における光の強度を表わす。 【００１２】更に、本発明は、特に、写真フィルムから
生じた画像をレンダリングするときに生ずる問題につい
て取り扱う。入力画像濃度を出力媒体上の出力媒体濃度
にレンダリング又はマッピングすることは、ディジタル
撮像及び光学撮像の両方で生じ、当業者に周知である。
２０００年８月１日発行のブール（Buhr）外による米国
特許第６，０９７，４７０号明細書は、画像レンダリン
グについて記載している。 【００１３】一般的に、写真フィルムを処理するとき、
Ｄminは任意の所与のフィルムの種類について安定であ
る。例えば、特定の製造者からの８００スピードフィル
ムは、フィルムの多くのサンプルに亘って比較的一定の
Ｄminを有する。Ｄminは、写真フィルムの入射露光を受
けない領域上に形成される平均濃度を識別する。或い
は、光を受けない領域中の最小画素値は、Ｄminを決め
るために使用されうる。 【００１４】図１は、出力画像を得るために特定の画像
処理路で画像を処理するための本発明の望ましい実施例
を示す図である。概して、本発明は、スモーキー・ブラ
ックのみかけを防止する画像を生じさせるか、少なくと
も出力画像中のスモーキー・ブラックのみかけを最小化
する画像処理パスの選択を可能とする。まず、画像処理
システムについてのＤmin値（画像自体の最小濃度であ
る必要はない）が決定される（８）。次に、特定の画像
から出力画像を作成するために使用するために幾つかの
画像処理パス１０1，．．．，１０i，．．．１０Pが発
生される（１０）。一般的に、第１の潜在画像処理パス
１０1は、基本画像処理パスと称される。この画像処理
パスは、一定の範囲の入力画像について一般的に満足の
いく出力画像を作成するために最適化される。残る画像
処理パス１０2，．．．１０Pは、全ての可能な画像の少
なくとも部分集合に対する基本画像処理パスよりも満足
のいく出力画像を生成するための様々な試みである他の
潜在的な画像処理パスである。画像処理パスとそれらの
構成については、以下詳述する。 【００１５】Ｄminは、露光を受けない領域中における
フィルムの期待濃度を示す。望ましい実施例では、Ｄ
minは、写真フィルム上の識別コードを感知することに
よって決定される。識別コードは、Ｄmin値を含むデー
タベースをアドレス指定するために使用される。データ
ベースは、特定の写真フィルムのための製造者の仕様を
用いて時間的に先行して作成される。図２に示す他の実
施例では、フレーム間ギャップ２２（即ち隣接する画像
フレーム２６間のフィルム）、又は、パーフォレーショ
ン間ギャップ２４をスキャンするためにスキャナが使用
されうる。一般的には、写真フィルムのフレーム間の露
光を僅かに受ける又は全く受けない領域である。従っ
て、これらの領域をスキャンすることにより、フィルム
のＤminの良い推定値が与えられる。Ｄminを決定するこ
れらの方法は、上述の米国特許第５，０８１，４８５号
明細書及び第５，１３４，５７３号明細書に記載される
ように当業者によって周知である。例えば、Kodak 200
スピードフィルムでは、Ｄminは、赤、緑、及び青のチ
ャネルについて、濃度＊１０００の単位で、夫々、２１
２、６１６、及び７７９である。Ｄminは、上述のよう
な識別コード又はフレーム間ギャップのスキャンといっ
た画像自体のディジタル表現に含まれない上を用いるこ
とによって決定される。 【００１６】図１を参照するに、Ｄminは、画像処理パ
スを通じて伝搬される（１２）。このような伝搬は、Ｄ
minが出力画像のメトリックへマップする出力濃度又は
明るさを決定する。Ｄminが出力画像のメトリック中の
黒よりも明るい濃度へマップするときに、出力画像が黒
として現れる対象を含むことはあまり可能性が高くな
い。実際、出力画像は、「スモーキー・ブラック」のみ
かけを有する可能性が高い。Ｄminを各画像処理パス１
０1-Pを通じて伝搬させる結果として、一組のＰの伝搬
されたＤmin値、即ちＤmin1'乃至ＤminP'（望ましく
は、赤、緑、及び青の画像チャネルの夫々に対して一
つ）が得られる。伝搬されたＤminは、Ｄmin’と表され
る。尚、伝搬されたＤmin値は、画像処理パス１０1-pを
通じたＤminのマッピングを示す。また、画像自体は、
Ｄminの値であるか、又は、Ｄminの値に近い画素を有し
ても、有さなくともよい。 【００１７】図３を参照するに、各画像処理パス１０
1-pは、画像処理パスを構成する１以上の画像変換２０
1-Mを含む。例えば、画像変換２０1が画像の赤、緑、及
び青のチャネルに対する定数Ｒｓ，Ｇｓ及びＢｓを加え
ることによって行われるバランスシフトであるとき、画
像変換２０1を通じて伝搬されるＤminの値は、単に、Ｒ
ｓ、Ｇｓ及びＢｓをＤminの赤、緑、及び青の成分に加
えることによってみつけられる。画像変換２０2がルッ
クアップテーブル（ＬＵＴ）であるとき、画像変換２０
2を通じて伝搬されるＤminの値は、伝搬されるＤminの
現在の値をＬＵＴへの入力として使用することにより従
来技術で周知のようにテーブル参照を行うことによって
見つけられる。ＬＵＴの出力は、画像変換２０2を通じ
た伝搬されたＤmin値である。Ｄminは、同様に、画像処
理の技術で周知のマトリックス及び３次元ＬＵＴといっ
た他の画像変換２０3-Mを通じて伝搬される。本質的
に、Ｄm inは、Ｄminの値が画素の値であるかのように画
像変換を適用することによって任意の画像変換２０mを
通じて伝搬される。 【００１８】これらの画像変換２０mは、一般的にはデ
ィジタル画像の画素値に適用される数学的な演算である
が、本発明はディジタル画像に限られるものではない。
例えば、写真ネガを写真紙に露光するために必要な全て
の段階は、一連の画像変換２０mとしてモデル化されう
る。画像変換２０mは、画像に対して生ずる物理的な段
階を表わしうる。例えば、画像変換２０mは、画像を写
真紙に印画する処理を表わしてもよく、又は、画像変換
２０mは、較正目標濃度と実際に達成可能な濃度との間
の差を表わしうる。 【００１９】更に、画像変換２０mは、出力画像が見ら
れているときの人間の視覚系によって行われる処理を表
しうる。このように、本発明は、ディジタル撮像システ
ム及びアナログ撮像システムの両方に対して黒レベルメ
トリックを使用して画像処理パス１０iを選択するのに
有用である。当業者は、画像に対する画像処理パス１０
iの適用が画像変換２０mによって意味されることを認識
するであろう。例えば、画像変換段階２０mは、ディジ
タル画像の画素値に適用すべき数学的な演算を表わしう
る。または、画像変換２０mは、物理的な段階又は人間
の視覚系の動作を表しうる。これらの場合、画像変換は
出力画像を見ることにより画像が受ける処理を単に表わ
し、画像処理パス１０iは見るための準備ができている
出力画像を作成するために人間の視覚系の反応を表わす
画像変換２０mを適用する必要はない。 【００２０】望ましい実施例では、幾つかの画像変換２
０mは、伝搬されるＤmin値に対して殆ど又は全く影響を
与えず、従って、伝搬されるＤmin値を計算する際に飛
ばされる（スキップされる）か省かれうる。例えば、鮮
鋭化又は雑音除去といった空間操作は、一般的にはＤ
minの値を変更せず、省かれうる。例えば対象認識とい
った他のより複雑な画像変換２０mも伝搬されるＤmin値
に影響を与えず、やはり無視されうる。これらの無視さ
れる画像変換は、伝搬されるＤmin値とは関係がない。 【００２１】画像処理パス１０iの各関連する画像変換
２０mを通じてＤmin値を伝搬させることにより、出力伝
搬Ｄmin値が決定される。これらの出力伝搬Ｄmin値は、
出力画像の濃度を元の画像に関連付けられるＤminと関
連させる。 【００２２】再び図１を参照するに、各画像処理パス１
０iに対して黒レベルメトリックＢ1．．．Ｂi．．．Ｂp
が発生される（１４）。黒レベルメトリックを発生させ
る目的は、更なる処理を簡単化するために出力伝搬Ｄ
min値の情報を単一の数（黒レベルメトリックＢ）へ要
約することである。望ましい実施例では、Ｄmin値は、
画像の各チャネルに対して発生される（例えば、Ｄmin
は、赤、緑、及び青に対して発生される）。黒レベルメ
トリックＢは、これらのＤmin値の最大をとることによ
り発生される。例えば、赤、緑、及び青のチャネルに対
する伝搬されるＤ min値は、夫々、８７９、９８１、１
０３２であり、黒レベルメトリックＢは１０３２であ
る。当業者は、黒レベルメトリックＢを発生する処理
が、現在の方法に実質的に影響を与えることなく変更さ
れうることを認識するであろう。例えば、黒レベルメト
リックは、出力伝搬Ｄmin値の平均をとることによって
発生されえ、本例では９６４である。黒レベルメトリッ
クＢは、与えられた画像処理パスに対する出力画像につ
いてのおおよその絶対的な最小の達成可能な黒レベルを
表わす。 【００２３】次に、黒レベルメトリックＢ1，
Ｂ2，．．．，Ｂi，．．．，ＢPを解析し、解析に基づ
いて画像処理パスを選択することにより、夫々のチャネ
ルに対する黒レベルメトリックの値に基づいて画像処理
パス１０iが選択される（１６）。尚、本発明は、実際
に画像を調べることなく、伝搬されるＤmin値の推定に
基づいて画像処理パス１０iを選択することが可能であ
ることについて認識することが重要である。これによ
り、本発明の方法は、他の画像処理パスの夫々を通る画
像を処理する必要なしに、望ましい画像処理パス１０i
を選択することが可能となる。概して、パス選択は、一
定の要件を満たす関連付けられる黒レベルメトリックＢ
iを有する画像処理パス１０i、ただし０＜ｉ≦ｐ、を選
択する。例えば、選択される画像処理パス１０iは、関
連付けられる黒レベルメトリックが閾値Ｔを超えないパ
スでありうる。すると、選択される画像処理パス１０i
は（部分的に又は全体的に）、画像に適用され（１
８）、処理された出力画像が作成される。 【００２４】尚、本発明は、元のＤmin値と、画像処理
パス１０iのみを用いて伝搬されたＤ min値を決定する。
これらの入力は、撮像システムに関するが非画像データ
である一般的な情報を含む。画像に関連付けられる非画
像データは、しばしば、画像メタデータと称される。こ
のように、本発明は、メタデータ解析にのみ基づいて画
像処理パス１０iを選択する可能性を有する。画像解析
が必要でないため、画像処理パス１０iを選択するため
に必要な計算は、典型的なディジタルコンピュータ上で
非常に速く完了しうる。 【００２５】図４は、例としての画像処理パス１０iを
示す図である。この典型的な画像処理パス１０iは、写
真ネガのディジタルスキャンである入力画像から写真印
画である出力画像を作成するよう設計される画像変換か
ら構成される。このような画像処理パス１０iの例は、
いずれもブール（Buhr）外に対して２０００年８月１日
に発行された米国特許第６，０９７，４７０号明細書及
び米国特許第６，０９７，４７１号明細書に開示されて
いる。画像処理パスは、画像装置に応答して非線形性の
補償を適用する画像処理応答線形化器４２を含む。写真
フィルムに応答して非線形性について補正する方法は、
ディジタル画像がフィルムから生じたものである場合に
実施されうる。このような方法は、ここに参照として組
み入れられるグッドウィン（Goodwin）に対して１９９
２年７月２８日に発行された米国特許第５，１３４，５
７３号明細書に記載されている。画像処理パスはまた、
画像に対してシーンバランスアルゴリズムを適用するバ
ランス適用器４４を含む。画像のバランス調整は、シー
ンバランスアルゴリズム（ＳＢＡ）又は自動露光決定ア
ルゴリズム（例えば高速光プリンタ又はフォトＣＤスキ
ャナで使用されるものであり、ここに参照として組み入
れられるコック（Cok）に対して１９９０年７月３１日
に発行された米国特許第４，９４５，４０６号明細書を
参照のこと）によって行われる場合が多い。 【００２６】また、画像処理パスは、画像に対する色調
変更を決定し適用するコントラスト調整器４６を含む。
画像のコントラストは、自動アルゴリズムによって推定
されうる。更に、ディジタル画像のコントラストは、望
ましいコントラストレベルへ変更されうる。画像のコン
トラストを推定し、画像のコントラストの調整の手段を
与える例は、ここに参照として組み入れられるリー（Le
e）外に対して１９９８年１０月１３日に発行された米
国特許第５，８２２，４５３号明細書に記載されてい
る。最後に、画像処理パス１０iはまた、上述の米国特
許第６，０９７，４７０号明細書に記載のレンダリング
操作４８を含みうる。ディジタル画像又は光画像のレン
ダリングは、ＬＵＴ（１次元、３次元、又は多次元のい
ずれか）によって良い精度で表現されうる。例えば、図
５は、画像濃度（シーン濃度）を出力画像の出力媒体の
濃度に対して関連付けるＬＵＴのグラフを示す。出力画
像のメトリックは、Ｓｔａｔｕｓ Ａ＊１００であるこ
とが望ましいが、当業者は、レンダリング空間として多
くの出力画像メトリックが使用されうることを認識する
であろう（例えば、ｓＲＧＢが一般的である）。 【００２７】他の画像処理パス１０iは、（例えば、コ
ントラスト調整器４６のＬＵＴで、より暗く調整するこ
と、又は、影を明るくしないことにより）スモーキー・
ブラック画像条件の発生を減少させることを試みる。画
像処理の分野の専門家は、出力画像中のスモーキー・ブ
ラック画像条件の発生を、基本画像処理パス１０1によ
って作成される出力画像に対して減少させる画像処理パ
ス１０Pが構築されうることを認識するであろう。例え
ば、概して、画像のバランス調整を行う画像変換２０に
よって画像をわずかに暗くすることにより、スモーキー
・ブラック画像条件の発生が減少する。更に、本発明と
共に、図３のコントラスト調整器４６といったコントラ
ストの調整を行う画像変換２０が使用されうる。画像の
コントラストを変更することにより、要求に応じて、Ｄ
min値は、より明るい濃度又はより暗い濃度へ伝搬され
うる。図１に示す潜在的な画像処理パス１０pは、画像
処理パス１０iが構成される画像変換２０m、画像変換の
順序、又は、画像変換が作成されるパラメータに関して
変化しうる。 【００２８】黒レベルメトリックＢは、与えられた画像
処理パスに対する出力画像についてのおおよその絶対的
な最小の達成可能な黒レベルを表わす。望ましい実施例
では、黒レベルメトリックが閾値Ｔよりも大きければ、
出力画像はスモーキー・ブラックの見かけを有しうる。
これは、黒レベルメトリックが一連の画像処理をＤmi n
に対して適用したことによって生ずる濃度を表す（これ
は写真フィルムのうちの略露光がされていない領域に生
ずる濃度である）。この黒レベルメトリックが閾値Ｔよ
りも大きい濃度へマッピングされた場合、フィルムの露
光を受けていない領域が黒よりもかなり少ない濃度（即
ち、黒よりも明るい）へマッピングされることを意味す
る。視覚的には、これは好ましくなく、スモーキー・ブ
ラックの見かけを有する。従って、閾値Ｔよりも低い黒
レベルメトリックＢを生じさせる画像処理パスは、スモ
ーキー・ブラックの見かけについて好ましくない可能性
が高く、閾値Ｔよりも大きい黒レベルメトリックＢを生
じさせる画像処理パス１０ iはスモーキー・ブラックの
見かけを生じさせない可能性が高い。 【００２９】再び図１を参照するに、最も望ましい黒レ
ベルメトリックを生ずる画像処理パスを選択する段階
（１６）について詳述する。所与の画像ａに対する画像
処理パス１０iの選択をｓ（ａ）＝ｉで示すものとし、
画像ａに対して画像処理パス１０iが選択されたことを
示すものとする。望ましい実施例では、パスを選択する
段階は、以下の式、 If （Ｂ1＜Ｔ1） Ｂio＞Ｔ1であり全てのＢi＜Ｔ1の最小であるよう、ｓ（ａ）＝ｉｏ、 Else ｓ（ａ）＝１ といった所定の規準によって特徴付けられうる。 【００３０】本質的には、選択されるパスは、関連付け
られる黒レベルメトリックが閾値Ｔ 1よりも大きい限
り、基本画像処理パス１０1である。そうでない場合、
即ち、Ｂ 1＜Ｔ1のとき、選択される画像処理パス１０i
は、Ｂiの値が最も低いがそれでもＴ1よりも大きい画像
処理パス１０iである。どの画像処理パス１０1-PもＴ1
よりも大きい黒レベルメトリックを有さない場合、選択
される画像処理パス１０1は最大の黒レベルメトリック
を有する画像処理パス１０iである。 【００３１】尚、このシステムについての潜在的な時間
の節約は、必要であるときにのみ、即ち、Ｂ1＜Ｔ1であ
るときにのみ、黒レベルメトリック及び他の画像処理パ
ス１０2，．．．，１０i，．．．，１０Pを計算するこ
とである。 【００３２】画像処理の専門家は、上述の画像変換のう
ちの幾つかは、画像変換の操作パラメータを設定するた
めに画像内容に依存することを認識するであろう。処理
時間と複雑性を省くため、これは通常は画像の低解像度
のバージョンを検査することによって達成される。黒レ
ベルメトリックは、実際の画像について調整される画像
変換に従った処理によって決定される。選択される画像
処理パス１０iは、画像ごとに変化しうる。換言すれ
ば、両方の画像が同じ捕捉装置から発生した同じ印刷装
置によって同じ媒体上に印刷されたものであっても、第
１の画像のための望ましい画像処理パス１０iは、第２
の画像のための望ましい画像処理パス１０iとは異なり
うる。 【００３３】画像の総数全体についての最大の画質を達
成するために、閾値Ｔ1を最適化することが可能であ
る。これは、まず一組のＡの画像（望ましくはＡ≧５
０）を選択し、次にＰの画像処理パス１０iの夫々に従
ってＡの画像の夫々に対して出力画像を作成することに
よって達成されうる。次に、人間である観察者は、各出
力画像に対して優先度を割り当てうる。これらの優先度
は、質データとして考えることができる。ここで、Ｑap
はｉ番目の画像処理パス１０iによって生成されるａ番
目の画像に対する質評価を表わすとする。画像処理パス
を選択する段階（１６）の目的は、各画像ａに対して、
ａ番目の画像に対して最も高い質評価Ｑapoを生じさせ
る画像処理パスｉ0を選択することである。画像の総数
全体の平均の質ＡQは、 【００３４】 【数１】 で計算される。 【００３５】このように、Ｔ1は、全体の平均の質ＡQが
最大となるまで変化される。Ｔ1の値は、従来技術で周
知の最適化技術によってＡQの値を最大とすることによ
って決定される。この方法により、Ｔ1の値は、１００
＊Ｓｔａｔｕｓ Ａ濃度の単位で２００であると決定さ
れた。 【００３６】当業者はまた、画像処理パス１０iを選択
する段階（１６）を導き出す式は、様々な方法で達成さ
れうることを認識するであろう。例えば、画像処理パス
１０ iを選択するために、或いは以下の規則、 If （Ｂ1＞Ｔ1） ｓ（ａ）＝１ Else Ｂi0が全てのＢiの最大であるよう、ｓ（ａ）＝ｉ０ が使用されうる。 【００３７】図６は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。この実施例では、基本画像処理パス１０1からの黒
レベルメトリックＢ1は、選択された画像処理パス１０
を選択するため（１６）に使用される。 【００３８】この他の選択（１６）の動作は、以下の
式、即ち、 によって表わされうる。 【００３９】この他の実施例は、パスの数が増加するに
つれ大きさが大きくなる出力画像のスモーキー・ブラッ
ク効果の不愉快さを減少させる手段がとられたときに最
もよく実行される。尚、Ｔ1＞Ｔ2＞Ｔ3である。 【００４０】図７は、図１に示す画像処理パスの選択段
階が、伝搬される黒レベルメトリックに基づいて画像処
理パスの許容可能性を決定する段階（３４）によって置
き換えられる更なる他の実施例を示す図である。この実
施例は、選択された画像処理パス１０iに到達するため
に繰り返しが使用される方法について示す。上述のよう
に、黒レベルメトリックＢ1は、Ｄminを決定し（８）、
画像処理パスを発生し（１０）、パスを通してＤminを
伝搬し（１２）、伝搬されたＤminから黒レベルメトリ
ックＢを発生する（１４）ことによって計算される。次
に、黒レベルメトリックに基づいて画像処理パスの許容
可能性が決定される（３４）。黒レベルメトリックが閾
値Ｔ1よりも大きければ、処理パスによって生成される
出力画像は許容可能であり、基本画像処理パス１０1は
選択される画像処理パス１０iとして選択される。或い
は、第２の画像処理パス１０2は、既存の画像変換２０m
を変更すること、又は、既存の画像変換２０mを追加又
は除去することによって発生される（１０）。画像処理
パス１０2は、Ｄminを伝搬し（１２）、次に上述と同様
に黒レベルメトリックを発生する（１４）ために使用さ
れる。次に、この第２の黒レベルメトリックの許容可能
性が決定される（３４）。この処理は、黒レベルメトリ
ックが所定の規準を満たし、画像処理パス１０iが選択
されるまで、又は、何らかの他の停止条件を満たすまで
繰り返される。画像処理パスの許容可能性は、以下の一
組の式、 If （Ｂi＞Ｔ1） 画像処理パスは選択される画像処理パス１０xとして認められる Else 画像処理パスは認められない に基づいて決定される（３４）。 【００４１】画像処理パス１０iが発生される（１０）
たびに、出力画像中のＤminの再生を暗くすることによ
り、出力画像中のスモーキー・ブラックの見かけを減少
させる追加的な又はより高い大きさの段階がとられる。
例えば、上述のように、図４中のバランス適用器４４に
よって適用される露光補正は、各画像処理パス１０iを
発生する（１０）ために調整可能パラメータを調整する
ことによって（例えば０．１ストップの段階で）繰り返
し減少されうる。このように、各続く画像処理パス１０
iはより暗い（そしてあまり不愉快でない見かけである
可能性が高い）出力画像を生成する。望ましくは、バラ
ンス適用器４４によって適用される露光補正は、黒レベ
ルメトリックと閾値Ｔ1の間の差だけ減少される。 【００４２】更に、図４のコントラスト調整器４６は、
画像に対してダイナミックレンジ圧縮を適用する。この
操作は、一般的には改善された出力画像を生じさせる
が、低い濃度の領域の照明により画像がスモーキー・ブ
ラックを有するように見える場合がある。ダイナミック
レンジ圧縮の程度は、コントラスト調整器４６によって
作成されるＬＵＴの勾配によって制御される。続いて発
生（１０）される各画像処理パス１０iは、コントラス
ト調整器４６によって作成されるＬＵＴの許容可能な最
小の勾配の限界を、基本画像処理パスによって使用され
る限界（望ましくは０．３）から始めて、小さい増分
（望ましくは０．０５）で、限界（望ましくは、１．０
であって、コントラスト調整器４６が影響を有すること
を本質的に防止する）まで増加させうる。許容可能な最
小勾配（調整可能なパラメータ）に対する限界を増加さ
せることで、あまりダイナミックでないレンジの圧縮を
可能が可能となり、より暗く、目に見えにくい雑音を有
する影が確実となる。 【００４３】勾配の限界の変更は、例えば画像の低い強
度にのみ課される。このように、続く画像処理パスを発
生している（１０）とき、雑音の見かけと基本画像処理
パス１０1からの逸脱との間にトレードオフがあること
が認識されるべきである。 【００４４】或いは、コントラスト調整器４６によって
生成されるＬＵＴは、特定の入力濃度（画像処理パス中
のその時点における伝搬されるＤmin値）を所望の出力
濃度（例えばＴ1）へマッピングすることを強制されう
る。ＬＵＴの特定の入力値を特定の出力値へマッピング
する技術は従来技術で周知である。 【００４５】本発明について、望ましい実施例を参照し
て説明した。本発明の範囲を逸脱することなく望ましい
実施例に対して変更がなされうる。例えば、望ましい実
施例において、画像処理パス１０iは１以上の画像処理
パス１０1-Pの黒レベルメトリックにのみ基づいて選択
される。しかしながら、当業者は、画像処理パスの選択
（１６）は、黒レベルメトリックに加えて任意の数の計
算された画像メトリック上で動作しうる。例えば、本願
にここに参照として組み入れられるエシュバッハ（Esch
bach）外に対して１９９４年１１月８日に発行された米
国特許第５，３６３，２０９号明細書に記載の最大ロー
カルコントラストを、黒レベルメトリックと同時に考慮
することができる。 【００４６】 【発明の効果】本発明は、画像のコントラストをひどく
増加させることなく、画像感知装置の領域のうち露光を
殆ど又は全く受けない領域が出力画像中で略黒にマップ
されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を示すフローチャートである。
【図２】Ｄminが決定されうる領域である画像フレーム
領域、フレーム間ギャップ、パーフォレーション間ギャ
ップを示した写真フィルム片の一部を示す図である。 【図３】画像変換から構成される画像処理路を示すブロ
ック図である。 【図４】典型的な画像処理路を示すブロック図である。 【図５】レンダリングＬＵＴを表わすグラフである。 【図６】本発明の他の実施例を示す概略的なブロック図
である。 【図７】本発明の更なる他の実施例を示す概略的なブロ
ック図である。 【符号の説明】 ８ Ｄminを決定 １０ 画像処理パスを発生 １２ パスを通じてＤminを伝搬 １４ 黒レベルメトリックを発生 １６ 最も望まし黒レベルメトリックを生成するパス
を選択 １８ 選択されたパスを画像に適用 １０i 画像処理パスｉ ２２ フレーム間ギャップ ２４ パーフォレーション間ギャップ ２６ 画像フレーム ２０m 画像変換ｍ ３４ 黒レベルメトリックに基づきパスの許容可能性
を決定 ４２ 撮像装置応答線形化器 ４４ バランス適用器 ４６ コントラスト調整器 ４８ レンダラー
領域、フレーム間ギャップ、パーフォレーション間ギャ
ップを示した写真フィルム片の一部を示す図である。 【図３】画像変換から構成される画像処理路を示すブロ
ック図である。 【図４】典型的な画像処理路を示すブロック図である。 【図５】レンダリングＬＵＴを表わすグラフである。 【図６】本発明の他の実施例を示す概略的なブロック図
である。 【図７】本発明の更なる他の実施例を示す概略的なブロ
ック図である。 【符号の説明】 ８ Ｄminを決定 １０ 画像処理パスを発生 １２ パスを通じてＤminを伝搬 １４ 黒レベルメトリックを発生 １６ 最も望まし黒レベルメトリックを生成するパス
を選択 １８ 選択されたパスを画像に適用 １０i 画像処理パスｉ ２２ フレーム間ギャップ ２４ パーフォレーション間ギャップ ２６ 画像フレーム ２０m 画像変換ｍ ３４ 黒レベルメトリックに基づきパスの許容可能性
を決定 ４２ 撮像装置応答線形化器 ４４ バランス適用器 ４６ コントラスト調整器 ４８ レンダラー
─────────────────────────────────────────────────────
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 1/60 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｄ ５Ｃ０７７
5/202 １０１Ｅ ５Ｃ０７９
9/73 1/46 Ｚ
(72)発明者 エドワード ビー ジンデール
アメリカ合衆国 ニューヨーク 14618
ロチェスター ボニー・ブレイ・アヴェニ
ュー 394
Ｆターム(参考） 2H110 BA17 BA19
5B021 AA30 CC06 LG07 LG08 LL05
5B057 AA20 BA02 CA01 CA08 CA12
CA16 CB01 CB08 CB12 CB16
CC01 CE11
5C021 XA35 XA61
5C066 AA01 EA08 EA16 EC05
5C077 LL04 MP08 PP15 PP32 PP37
PP45 PP46 PP47 PQ12 PQ23
TT02
5C079 HB01 LA03 LA12 MA04 MA11
NA05 PA08
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 画像捕捉システムによって捕捉される写
真画像を処理する方法であって、 （ａ）露光がないときのシステムの応答を表わす画像捕
捉システムについての最大の暗い値を決定する段階と、 （ｂ）１以上の画像依存の画像変換を有し、最大の暗い
値を処理するときに「スモーキー・ブラック」問題が最
小化されるよう暗さについての所定の規準を満たす処理
された最大の暗い値を生成する、出力装置上に表示する
前に画像を処理するための画像処理パスを発生する段階
と、 （ｃ）処理された写真画像を生成するために上記写真画
像に対して上記画像処理パスを適用する段階とを含む方
法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US981176 | 2001-10-17 | ||
| US09/981,176 US7006252B2 (en) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | Image processing system and method that maintains black level |
Publications (1)
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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