JP2005094596A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像データの画質を補正するためには、画質補正パラメタ以外に、画像データを用いた輝度情報のヒストグラムなどの画像データの画像情報（統計情報）を取得する必要のある処理がある。
【解決手段】画像データを生成する画像データ生成手段（画像データ入力部）３０７と、前記画像データの画像情報（統計情報）を生成する画像統計情報生成手段３０８と、前記画像データ生成手段３０７で生成した画像データと前記画像統計情報生成手段３０８で生成した画像統計情報とにより画像情報データを生成する画像情報データ生成手段３０６を備えた画像生成装置を提供することにより、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像生成装置においても、簡便に画質を補正する画像処理装置を得ることができる
【選択図】図１

Description

本発明は、画像データの画質を調整する画像処理技術に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）やデジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）などの撮像機器によって手軽にデジタル画像データを入手できるようになった。これらの画像データは、撮像機器のＤＳＣやＤＶＣでの画質補正を行うとともに、出力装置であるプリンタやモニタなどでも、画質補正を行うことが、一般に行われている。このようなＤＳＣ等で撮影された画像情報は、さまざまな条件下でさまざまな被写体を撮像したものであるため、使用者の満足を得られるように、画像データの画質を自動補正することが行われるようになっている。

この画質補正のために、画像データに撮影条件（露出時間、レンズＦ値、色空間情報、撮影モード、など）を画像補正データ個々に添付する方法（例えば、特許文献１参照）や、プリントジョブとして保持する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
特開２００２−１２５２４３号公報（図２） 特開２００２−３４４８８１号公報（図１，図３）

しかしながら、上記従来の方法では、これらの画像情報を用いて、画質を補正するためには、輝度情報のヒストグラムなどの画像データの画像統計情報を取得するが、大量のメモリや高速な処理装置（ＣＰＵ）を搭載したパーソナルコンピュータ等を用いて、画像データをメモリ上に展開して処理を行う場合には、画像統計情報の取得はそれほど負担がかからない。しかし、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像処理装置や、画像データを分割して取り込むようなプルプリント方式の印刷装置を用いて、画像を補正するための画像統計情報を得るためには、複数回に分けて画像データを取り込まなければならないという問題点を有している。

また、画像情報は、出力装置の特性に応じて作成されるべきものであるが、全ての出力装置の各特性に応じて画像情報を生成することは不可能であり、特定の出力装置でしか自動調整ができないという問題も生じる。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、画像データの画質補正を行う際に画像全体を用いなければ取得できないような画像データの画像統計情報をあらかじめ取得しておき、画像データに付加させておくことにより、出力装置側で画質を補正する際に画像統計情報を取得する必要がなく、画像統計情報による画質補正の際の出力装置側の負荷を低減するための画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明は、画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの画像統計情報を生成する画像統計情報生成手段と、前記画像データと前記画像統計情報とにより画像情報データを生成する画像情報データ生成手段を備えた画像処理装置を提供することにより、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像生成装置においても、簡便に画質を補正する画像処理装置を得ることができる。

以上のように本発明によれば、画像データの画像統計情報を含む画像データを用いて、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像生成装置においても、簡便に画質を補正できる画像情報データを生成できる画像処理生成装置を得ることができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、画像データを生成する画像データ生成手段と、画像データの画像統計情報を生成する画像統計情報生成手段と、画像データと画像統計情報により画像情報データを生成する画像情報データ生成手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置としたものであり、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像生成装置においても、簡便に画質を補正できる画像情報データを生成できるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、画像統計情報として、画像データ信号もしくは画像データの輝度信号のヒストグラムを用いることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置としたものであり、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像処理装置においても、ヒストグラム情報を用いて簡便に画質を補正できる画像情報データを生成できるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、画像統計情報として、画像データ信号もしくは画像データの最大値、最小値、平均値、中間値を用いることを特徴とする請求項１記載の画像生成装置としたものであり、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像生成装置においても、最大値、最小値、平均値、中間値情報を用いて簡便に画質を補正できる画像情報データを生成できるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、画像データと、画像データの画像統計情報とを備えた画像情報データから抽出した画像統計情報を用いて画像データを補正する画像補正手段を備えることを特徴とする画像処理装置としたものであり、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像処理装置において、画像統計情報を作成することなく画質補正を実現できるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、画像補正手段により補正される画像特性として、コントラスト、カラーバランスを含むことを特徴とする請求項４記載の画像処理装置としたものであり、少ないメモリと、安価で低性能な処理装置しか搭載されない画像画像処理装置において、画像統計情報を作成することなくコントラストおよびカラーバランスを補正できるという作用を有する。

請求項６に記載の発明は、画像データと画像データの統計情報とを記憶した画像情報データファイルから画像情報データの統計情報を読み出すステップと、この読み出した統計情報を用いて画像データを調整するステップとを含む画像処理装置の制御方法としたものであり、統計情報を用いて画像を調整する画像処理装置の制御方法を提供する。

以下、本発明の実施形態について図１〜図１２を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による画像生成装置を図１から図４に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１による画像生成装置を示すブロック図である。

図１に示すように、画像生成装置３０１は、ＣＣＤなどを用いて画像データを入力した
り、外部記憶装置に記憶してある画像データを読み込んだり、またはスキャナ等の画像読み込み装置から画像データを入力して画像データの入力を行う画像データ生成手段である画像データ入力部３０７と、入力した画像データを解析して、画像データの画像統計情報を取得する画像統計情報生成手段３０８と、画像データ入力部３０７から出力される画像データおよび画像統計情報生成手段３０８から画像情報として出力される画像統計情報とで画像情報データを生成する画像情報データ生成手段３０６と、画像データ入力部３０７および画像情報データ生成部を制御するための制御装置３０２とから構成される。

制御装置３０２は、演算処理を実行する処理装置（ＣＰＵ）３０３と、ＣＰＵにて実行されるプログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）３０５と、画像データおよび画像情報や、ＣＰＵにおける演算結果を一時的に格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）やディスクやメモリカードなどで構成される記憶装置３０４から構成される。

次に、本発明の実施の形態に係る画像処理装置が使用する画像情報データの構成について、図２および図３に基づいて説明する。

図２は、本発明の実施の形態１による画像情報データの構成図である。

画像情報データ１００は、画像データを格納する画像データ格納領域１０２と、画像情報を格納する画像情報格納領域１０１とから構成されており、画像情報データファイルとしている。

画像情報データ１００は、例えば、電子情報産業協会（ＪＥＩＴＡ）によって定められた、デジタルスチルカメラ用画像フォーマット規格Ｅｘｉｆのようなファイル構造を持つ。

以下、Ｅｘｉｆ形式のファイルフォーマットを例に、画像情報データ１００の構成について説明する。Ｅｘｉｆファイルとしての画像情報データは、画像データとして画像データ格納領域１０２に格納されるＪＰＥＧ画像データと、ＡＰＰマーカを用いて格納されているＪＰＥＧ画像データに関する各種情報を画像情報として画像情報格納領域１０１に格納されるアプリケーション情報とから構成される。

画像情報格納領域１０１に格納されるアプリケーション情報は、撮影情報としての、撮影日時、露出情報、シャッター速度や、ＪＰＥＧ画像のサムネイル画像データなどである。このアプリケーション情報には、Ｍａｋｅｒｎｏｔｅと呼ばれる、メーカー独自の情報を格納できるような領域を備えており、以下、図３を用いて、画像情報が、このＭａｋｅｒｎｏｔｅに記録される場合を説明する。

図３は、本発明の実施の形態１による画像情報の構成図である。

画像情報格納領域１０１には、画像情報のパラメタが格納されていることを示す画像情報識別子、指定されたパラメタ数、予めパラメタ毎に割り振られているパラメタ番号、およびパラメタの設定値の格納領域が存在する。パラメタ番号は、例えば、ヒストグラムに対しては「１」、平均値に対しては「２」などが割り当てられる。ヒストグラムの場合、パラメタ番号の後に、エントリ数や、エントリ数分の累計レベル数が続くことになる。場合によっては、輝度以外のヒストグラムを登録するために、ヒストグラムの種別情報、たとえば、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの種別領域が必要となる場合もある。後述する画像生成装置では、これらのフォーマットにしたがって画像情報を生成し、画像処理装置では、これらのフォーマットにしたがって必要な画像情報を取り出すことができる。

以上説明してきたＥｘｉｆフォーマットにこだわらずに、ＪＰＥＧファイルの別のＡＰＰマーカを独自に使用し、独自のフォーマットを使用しても良い。

次に、本発明の実施の形態の画像処理装置の画像情報データの生成方法について、図４に基づいて説明する。

図４は、本発明の実施の形態１による画像生成装置の処理フローチャートである。

画像データ入力部３０７は、ＣＣＤのような撮像素子で得た画像信号をデジタル化して画像データを生成する（ステップＳ４０１）。

生成された画像データは、Ｅｘｉｆの場合、ＹＣｂＣｒ色空間で表される。ここで、画像情報を付加するかどうかを使用者もしくは前もって設定された指示により、制御装置３０２は、画像情報の付加処理を行うかどうかを判定する（ステップＳ４０２）。

ステップＳ４０２において画像情報を付加すると判定された場合、輝度信号Ｙは、０から２５５の２５６レベルの数値を取りうるため、画像統計情報生成手段３０８で、各レベルにおける画素数をカウントすることにより、輝度値Ｙのヒストグラムを得ることができる。ヒストグラムデータを用いることで、簡便に平均値、最大値、最小値、中間値を得ることができ画像統計情報とする。これら、生成された画像データと画像統計情報を画像情報として、画像情報データ生成手段３０６により、ひとつの画像情報データとして記憶装置３０４に記憶する（ステップＳ４０３）。

画像データが、撮像もしくはスキャナによりスキャンされた後に、画像ファイルとして記憶装置３０４に記憶されていた場合、画像データである当該画像ファイルを使用して、同様に画像統計情報生成手段３０８で画像情報を取得し、その画像情報と、記憶装置３０４に格納された画像データとで画像情報データ生成手段３０６により画像情報データを生成することもできる。

この時、画像統計情報生成手段３０８では、当該画像ファイルの色空間が、輝度情報を持たない場合、色空間変換処理により輝度信号を生成し、輝度信号の各レベルにおける画素数をカウントして、ヒストグラムを生成し、さらに必要であれば、平均値、最大値、最小値、中間値等を画像情報として生成し、画像データとともに画像情報を画像情報データ生成手段３０６が画像情報データとして、その記憶手段３０４に格納されている画像データのファイルフォーマットに応じて生成し、画像情報データとして記憶装置３０４に記憶する。

ここで、画像データは、画像データエンコード手段（図示せず）により、所定のフォーマットに格納するために、データのエンコードが行われ（ステップＳ４０４）、画像情報とともに画像情報データとして生成される（ステップＳ４０５）。

このように、画像データの画質補正を行う際に画像全体を用いなければ取得できないような画像データの画像情報（画像統計情報）をあらかじめ取得しておき、画像データに付加して画像情報データとしておくことにより、出力装置側で画質を補正する際に、改めて画像統計情報を取得する必要がなく、画像統計情報による画質補正の際の出力装置側の負荷を低減することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の画像生成装置について図５から図７に基づいて説明すする。本発明の実施の形態３による画像情報データを印刷するプリンタにおける画像処理装置につ
いて説明する。

図５は、本発明の実施の形態２による画像処理装置のブロック図である。図６は、本発明の実施の形態２による画像処理装置のブロック図である。画像処理の手順を示すブロック図である。

図５に示すように、印刷ヘッドまたは回転ドラムなどを含み印刷媒体に対する印刷処理を行う印刷部５０７と、外部（例えば、インターネット回線や各種記録媒体）から画像情報データを取り込む画像情報データ入力部５０６と、画像情報データを解析して、画像情報データの画質調整を行う画像補正手段５０８と、印刷部５０７を制御するための制御装置５０２とから構成される。制御装置は、演算処理を実行する処理装置（ＣＰＵ）５０３と、ＣＰＵ５０３にて実行されるプログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）５０５と、画像データおよび画像情報や、ＣＰＵにおける演算結果を一時的に格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５０４から構成される。

図６に示すように、画像補正手段５０８は、画像情報データ解析部６０３と、画像データデコード部６０４と、画像データ補正部６０５と、印刷データ生成部６０７とから構成されている。

以下、図６、図７を用いて、本発明に係る画像処理装置の処理を説明する。

図７は、本発明の実施の形態２による画像処理装置の処理フローチャートを示している。

画像情報データ入力部５０６は、外部から取り込んだ画像情報データ６０１を、画像処理装置５０１のＲＡＭ５０４に確保した画像データ格納部６０２に格納する（ステップＳ７０１）。

画像情報データ６０１は、画像情報データ解析部６０３において画像情報を解析し必要な情報をＲＡＭ５０４に格納する（ステップＳ７０２）。

この時、画像統計情報６０６があれば、画像情報データ解析部６０３が該当する統計情報６０６の領域に格納する。画像データ格納部６０２に格納された画像データは、画像データデコード部６０４においてデコードされ、画像データ格納部６０２に格納される（ステップＳ７０３）。

画像情報データ解析部６０３は、画像情報として画像統計情報があるかどうかを判定し（ステップＳ７０４）、画像統計情報がある場合は、画像データ補正部６０５は、画像統計情報より画像データの補正を行う（ステップＳ７０５）。

最後に、印刷データ生成部６０７において、印刷データ６０８を生成する。なお、画像データが全て収まりきれない場合、画像データ６０１は、順次入力しなければならず、画像情報データ解析部６０３、画像データデコード部６０４および画像データ補正部６０５の処理と、印刷データ生成部６０７の処理は、順次行われることになる。その場合でも、ＲＡＭ５０４に一旦格納された画像統計情報６０６は、そのまま使用できる。

ここで、図８を用いて、コントラストを修正する場合の処理を説明する。図８はヒストグラム情報を用いてコントラストの修正を説明する図である。コントラストの修正には、例えば、画像データの画素について輝度ｙを求めた後、輝度レベルの上端と下端において所定の分布割合だけ内側に入った端部を輝度分布の端部とみなし、輝度の再現可能な範囲
内でのコントラストの拡大率ａと、オフセット量ｂを求め、変換元の輝度ｙに対して変換後の輝度Ｙを、Ｙ＝ａｙ＋ｂで示す関数を利用する事により自動的にコントラストを修正することができる。

画像統計情報６０６として、輝度のヒストグラムを用いた場合の、コントラストの補正に関して、ヒストグラムを画像データから生成する必要があったが、本発明の場合、画像情報データにヒストグラム情報をステップＳ７０３のにて付加してあるため、画像処理装置５０１で、コントラストの画像統計情報６０６を生成する必要はない。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の処理方法について、図９、および図１０を用いて説明する。図９は輝度レベル値の平均値を用いて高コントラスト変換を説明する図、図１０は輝度レベル値の平均値を用いて低コントラスト変換を説明する図である。なお、本実施の形態３の画像処理装置の構成は、実施の形態２の図５および図６に示される画像処理装置５０１と同じである。

画像補正手段５０８において、画像情報データの画像情報のうち、輝度値の平均値を用いて、コントラスト調整を行う本発明による実施例を説明する。

コントラストを上げるための変換式の例として、（式１）を、また、コントラストを下げるための変換式として、（式２）を示す。
Ｘ１＝（ｘ−ＡＹ）×１００÷（１００−Ｐ１）＋ＡＹ・・・・・（式１）
ただし、０≦Ｐ１≦１００、０≦Ｘ１≦２５５
Ｘ２＝（１００＋Ｐ２）÷１００×（ｘ−ＡＹ）＋ＡＹ・・・・・（式２）
ただし、−１００≦Ｐ２≦０、０≦Ｘ２≦２５５
ここで、ＡＹは、輝度値の平均値、ｘはコントラスト調整前の画像データの１成分レベル値、Ｘ１、Ｘ２はコントラスト変換後の画像データの１成分レベル値、Ｐ１、Ｐ２はコントラスト調整パラメタである。Ｐ１の場合はコントラストを上げ、Ｐ２の場合はコントラストを下げることになる。なお、Ｘ１，Ｘ２は、０以上２５５以下となるように調整される。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る画像処理装置の処理方法について、図１１、および図１２を用いて説明する。図１１は画像レベル値の平均値を用いて高彩度補正を説明する図、図１２は画像レベル値の平均値を用いて低彩度補正を説明する図である。なお、本実施の形態４の画像処理装置の構成は、実施の形態２の図５および図６に示される画像処理装置５０１と同じである。

画像補正手段５０８において、画像情報データの画像情報のうち、画像データＲ，Ｇ，Ｂの最大値と最小値を用いて、彩度調整を行う本発明による実施例を説明する。彩度を上げるための変換式の例として、（式３）を、また、彩度を下げるための変換式として、（式４）を示す。
Ｘ３＝（ｘ−Ａｖ）×１００÷（１００−Ｐ３）＋Ａｖ・・・・・（式３）
ただし、０≦Ｐ３≦１００、０≦Ｘ３≦２５５
Ｘ４＝（１００＋Ｐ４）÷１００×（ｘ−Ａｖ）＋Ａｖ・・・・・（式４）
ただし、−１００≦Ｐ４≦０、０≦Ｘ４≦２５５
ここで、Ａｖは、（式５）で示されるＲ，Ｇ，Ｂの最大値と最小値の平均値である。
Ａｖ＝（ＲＧＢの最大値＋ＲＧＢの最小値）÷２・・・・・・・・（式５）
ｘは彩度調整前の画像データの１成分レベル値、Ｘ３、Ｘ４は彩度調整後の画像データの１成分レベル値、Ｐ３、Ｐ４は彩度調整パラメタである。Ｐ３の場合は彩度を上げ、Ｐ
４の場合は彩度を下げることになる。なお、Ｘ３，Ｘ４は、０以上２５５以下となるように調整される。

本発明は、画像データの画質を調整する画像処理技術として有用であり、特に、画像データの画質補正を行う際に、出力装置側の負荷を低減するのに適している。

本発明の実施の形態１による画像生成装置のブロック図 本発明の実施の形態１による画像情報データの構成図 本発明の実施の形態１による画像情報の構成図 本発明の実施の形態１による画像生成装置の処理フローチャート 本発明の実施の形態２による画像処理装置のブロック図 本発明の実施の形態２による画像処理装置のブロック図 本発明の実施の形態２による画像処理装置の処理フローチャート ヒストグラム情報を用いてコントラストの修正を説明する図 輝度レベル値の平均値を用いて高コントラスト変換を説明する図 輝度レベル値の平均値を用いて低コントラスト変換を説明する図 画像レベル値の平均値を用いて高彩度補正を説明する図 画像レベル値の平均値を用いて低彩度補正を説明する図

符号の説明

１０１ 画像情報格納領域
１０２ 画像データ格納領域
３０１ 画像生成装置
３０２ 画像生成制御装置
３０３ 処理装置（ＣＰＵ）
３０４ 記憶装置（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））
３０５ リードオンリメモリ（ＲＯＭ）
３０６ 画像情報データ生成手段
３０７ 画像データ入力部
３０８ 画像統計情報生成手段
５０１ 画像処理装置
５０２ 画像処理制御装置
５０３ 処理装置（ＣＰＵ）
５０４ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
５０５ リードオンリメモリ（ＲＯＭ）
５０６ 画像情報データ入力部
５０７ 印刷部
５０８ 画像補正手段
６０１ 画像情報データ
６０２ 画像データ格納部
６０３ 画像情報データ解析部
６０４ 画像データデコード部
６０５ 画像データ補正部
６０６ 画像統計情報
６０７ 印刷データ生成部
６０８ 印刷データ

Claims (6)

1. 画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの画像統計情報を生成する画像統計情報生成手段と、前記画像データおよび前記画像統計情報により画像情報データを生成する画像情報データ生成手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記画像統計情報として、画像データ信号もしくは前記画像データの輝度信号のヒストグラムを用いることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記画像統計情報として、画像データ信号もしくは前記画像データの最大値、最小値、平均値、中間値を用いることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 画像データと、前記画像データの画像統計情報とを備えた画像情報データから、抽出した前記画像統計情報を用いて前記画像データを補正する画像補正手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
5. 前記画像補正手段により補正される画像特性として、コントラスト、カラーバランスを含むことを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
6. 画像データと前記画像データの統計情報とを記憶した画像情報データファイルから前記画像情報データの統計情報を読み出すステップと、この読み出した統計情報を用いて前記画像データを調整するステップとを含む画像処理方法。

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