JP2006026183A - 画像処理装置、画像出力装置、画像処理方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】観察の目的に応じて任意に指定した領域の階調表現を最適化できる技術の出現が望まれる。
【解決手段】画像処理装置として、（ａ１）入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、（ｂ１）階調分布評価部の評価結果に基づいて、特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、特定領域の入力画像のみを階調変換する階調変換部とを有するものを提案する。階調変換の手法には、例えば階調幅を増幅する方法とガンマ変換を用いて平均輝度値をシフトする方法がある。
【選択図】図１２

Description

発明の一つの形態は、少なくとも特定領域の入力画像を階調変換する機能を搭載する画像処理装置に関する。また、発明の一つの形態は、この画像処理装置を搭載する画像出力装置に関する。
また、発明の他の形態は、同機能を実現する画像処理方法、プログラム及び記録媒体に関する。

現在、医療現場では、医療情報の電子化が進んでいる。これに伴い、電子撮影装置で撮影された医療診断用画像を、撮影後すぐに観察できる環境が整いつつある。
医療診断用画像には、例えばＸ線撮影画像、ＭＲ画像その他がある。この種の画像は、「透して見た影」と言われるように、そのほとんどが単一色の画像である。加えて、この種の画像には、被写体に奥行きを感じさせる立体的な陰影がない。このため、この種の画像は、影として表現される濃淡だけが唯一の情報である。

従って、医療診断用画像には、モニタ画面や印刷物上での濃淡情報の再現性が重要となる。すなわち、画像のもつ階調の再現性が、迅速な診断と正確な診断のためには不可欠となる。
その一方で、医療診断用画像は、目的に応じて観察の仕方が異なるという特性がある。例えば、病状の進行具合を観察する場合には、患部や患部と疑われる部位を含む広範囲の濃淡情報が観察対象とされる。また例えば、病巣を観察する場合又は病名を特定する場合には、特定領域の濃淡情報が観察対象とされる。
特開昭５６−１０７６７４号公報

従って、同一画像であっても、観察の目的に応じて任意に指定した領域の階調表現を最適化できる技術の出現が望まれる。

本発明者は、以上の技術的課題に着目し、以下の技術手法を提案する。
発明の一つの態様として、（ａ１）入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、（ｂ１）階調分布評価部の評価結果に基づいて、特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、特定領域の入力画像のみを階調変換する階調変換部とを有する画像処理装置を提案する。
この画像処理装置の場合、入力画像のうち特定領域以外の領域は、原画像の階調情報がそのまま保存される。

また、発明の他の態様として、（ａ２）入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、（ｂ２）階調分布評価部の評価結果に基づいて、少なくとも特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、入力画像の全体を階調変換する階調変換部とを有する画像処理装置を提案する。
この画像処理装置の場合、入力画像の全体が階調変換される。ただし、階調歪みが生じないように変換されるのは特定領域だけであり、他の領域については無歪みが保証されていない。

いずれの画像処理装置を採用する場合にも、任意に指定された特定領域の階調表現を、階調歪みが生じないように階調を変換できる。従って、観察が容易なように、特定領域の階調を自由に変更することが可能となる。
なお、画像処理装置は、画像情報を出力する画像出力装置を含むものとする。また、画像処理装置は、画像処理方法、プログラム、記録媒体としても実現できる。

発明に係る技術手法の採用により、少なくとも特定領域の階調に関しては、階調歪みが生じないように階調変換することができる。この結果、入力画像のうち特定領域の観察を従来に比して容易にできる。

以下、発明に係る技術手法を採用する画像処理装置の実施形態例を説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。

（Ａ）階調変換技術
まず、階調変換に適用する処理技術について説明する。ここでは、どのような処理方法を、入力画像のどの領域に作用させるかについて説明する。

（ａ）処理方法
以下では、次に示す３種類の処理方法を階調変換に使用する。なお、特定領域の階調の最適化が目的であるので、階調変換に必要な画像情報（階調値の分布状況）は、入力画像のうち任意に指定された特定領域から取得される。

（１）階調増幅処理（線形変換）
ここで、階調の増幅とは、画像のコントラストを上げることをいう。画像の階調幅を出力系で表現可能な範囲で拡大することにより、画像にメリハリをつけることができる。
ただし、単純に階調を増幅したのでは、低輝度部又は高輝度部が飽和（クリップ）する可能性がある。すなわち、画像情報が失われる可能性がある。
そこで、画像の内容に応じて増幅率を適応的に変化させる仕組みを検討する。
階調幅を飽和させない範囲で増幅するための限界値は、画像の階調幅に依存する。ここでは、特定領域における低輝度代表値と高輝度代表値を検出し、増幅率の決定時に使用する。なお、各代表値の検出方法については後段にて説明する。

図１に、階調増幅処理の概念図を示す。図１は、画像の輝度分布をヒストグラムとして表した図である。すなわち、各画素の輝度値を横軸に、同じ輝度値を有する画素数を縦軸に表している。図１は、階調増幅のイメージを説明するため、輝度分布を三角形として表している。
なお、図１は、許容階調幅Ｔmax を２５５、中間輝度値を１２８として表している。
図１（Ａ）は、原画像の輝度分布である。図では、低輝度代表値をｎ１、高輝度代表値をｍ１として示す。階調幅ｔ１は、ｍ１−ｎ１で与えられる。
図１（Ｂ）は、階調増幅後の輝度分布である。図１では、低輝度代表値をｎ２、高輝度代表値をｍ２として示す。階調幅ｔ２は、ｍ２−ｎ２で与えられる。
図１（Ｂ）に示すように、低輝度代表値ｎ２は低輝度側にシフトし、高輝度代表値ｍ２は高輝度側にシフトしている。すなわち、階調幅は広がっている。階調幅の増加により、階調変化の確認が容易になる。

（２）階調値のガンマ変換処理（非線形変換）
次に、ガンマ変換処理による階調変換手法を説明する。ガンマ変換の場合、輝度値は非線形に変換される。
本発明者は、この変換特性を利用して、画像の平均的な明るさをシフトするのに使用する。すなわち、画像の平均的な明るさを（平均輝度値Ｐavr ）を、出力系で再現可能な階調域の中間域にシフトするのに使用する。
図２に、ガンマ変換処理の概念図を示す。図２も、画像の輝度分布をヒストグラムとして表した図である。すなわち、各画素の輝度値を横軸に、同じ輝度値を有する画素数を縦軸に表している。図２の場合も、階調変換のイメージを説明するため、輝度分布を三角形として表している。
また、図２の場合も、許容階調幅Ｔmax を２５５、中間輝度値Ｐtyp を１２８として表している。

図２（Ａ）が、原画像の輝度分布である。図では、低輝度代表値をｎ１、高輝度代表値をｍ１として示す。階調幅ｔ１は、ｍ１−ｎ１で与えられる。
図２（Ｂ）は、ガンマ変換後の輝度分布である。この場合、代表値と階調幅に変換はない。すなわち、低輝度代表値はｎ１、高輝度代表値はｍ１のままであり、階調幅ｔ１（＝ｍ１−ｎ１）である。
ただし、輝度分布のピーク点は、中間輝度値（１２８）側にシフトされている。これに伴い、平均輝度値Ｐavr も中間輝度値（１２８）側にシフトされる。
このことは、画像を構成する高輝度分布と低輝度分布のバランスが改善されることを意味する。この例の場合であれば、高輝度側の階調幅が拡大されることになり、高輝度側の階調変化の確認が容易になる。
勿論、同じ理由により、平均輝度の低い（すなわち、暗い）画面の場合には、ガンマ変換によって平均輝度値Ｐavr を高域側にシフトさせることにより、低輝度側の階調変化の確認を容易にできる。

（３）階調増幅処理とガンマ変換処理の組み合わせ
ここでは、前述した２種類の変換手法を組み合わせた階調変換例を説明する。
図３に、組み合わせ処理の概念図を示す。図３も、画像の輝度分布をヒストグラムとして表した図である。すなわち、各画素の輝度値を横軸に、同じ輝度値を有する画素数を縦軸に表している。図３の場合も、階調変換のイメージを説明するため、輝度分布を三角形として表している。
また、図３の場合も、許容階調幅Ｔmax を２５５、中間輝度値Ｐtyp を１２８として表している。
図３（Ａ）が、原画像の輝度分布である。図では、低輝度代表値をｎ１、高輝度代表値をｍ１として示す。階調幅ｔ１は、ｍ１−ｎ１で与えられる。
図３（Ｂ）は、組み合わせ処理後の輝度分布である。例えば、階調増幅後にガンマ変換を加えた後の輝度分布である。
図３（Ｂ）に示すように、代表値だけでなく平均輝度値Ｐavr も大きく変更されている。すなわち、低輝度代表値はｎ３に、高輝度代表値はｍ３に変更され、結果として階調幅ｔ３（＝ｍ３−ｎ３）が大きく広がっている。
また、輝度分布のピーク点も、中間輝度値（１２８）側にシフトされている。これに伴い、平均輝度値Ｐavr も中間輝度値（１２８）側にシフトされる。

このことは、階調幅の増幅に加え、画像を構成する高輝度分布と低輝度分布のバランスが改善されていることを意味する。この例の場合、前述した２つの変換方法の利点を組み合わせた効果が得られる。すなわち、加え、高輝度側の階調幅が拡大されることになり、高輝度側の階調変化の確認が容易になる。
勿論、同じ理由により、平均輝度の低い（すなわち、暗い）画面の場合には、ガンマ変換によって平均輝度値Ｐavr を高域側にシフトさせることにより、低輝度側の階調変化の確認を容易にできる。

（ｂ）画像情報の取得範囲と階調変換を加える処理範囲との関係
また以下では、次に示す２種類の処理範囲のいずれかに前述した処理方法を適用する。
（１）特定領域のみを処理範囲とする場合
この場合は、画像情報を取得する領域と、階調変換を作用させる領域とが一致する場合である。図４に、その概念図を示す。図４（Ａ）に網掛けで示す部分領域１が、画像情報が取得される特定領域である。また、図４（Ｂ）に網掛けで示す部分領域３が、取得した画像情報に基づいた階調変換が加えられる領域である。
この場合、特定領域を除く領域（白地部分）には、階調変換は加えられない。
因みに、特定領域の指定には、マウス、スタイラスペン、トラックボールその他のポインティングデバイスを使用する。
例えば、特定領域の中心位置を指定する場合、入力画像中の任意の位置にポインタを位置決めし、その状態でクリックその他の位置決め操作を行えば良い。この場合、位置決め位置を中心に、ある決められた半径の円領域が表示される。
また例えば、矩形形状（正方形を含む。）の対角位置を指定する場合、ポインタを１つ目の入力位置に位置決めし、そのままドラッグして２つ目の入力位置を位置決めすれば良い。

（２）入力画像の全体を処理範囲とする場合
この場合は、画像情報を取得する領域と、階調変換を作用させる領域とが一致しない場合である。図５に、その概念図を示す。図５（Ａ）に網掛けで示す部分領域５が、画像情報が取得される特定領域である。また、図５（Ｂ）に網掛けで示す領域７が、取得した画像情報に基づいた階調変換が加えられる領域である。特定領域５だけでなく、画面全体が処理範囲となる。
なお、階調変換の条件は、特定領域５について最適化されている。従って、画面全体の階調分布が特定領域５と同じ保証はない。従って、処理範囲を画面全体とする場合には、特定領域５の外側の画像は歪みが生じる可能性がある。
ただし、特定領域５の周辺も同じ条件で階調変換されるため、出力画像上における特定領域と周辺部分との違和感を無くすことができる。

（Ｂ）階調変換の実施例
以下、前述した処理方法の実施例を説明する。
（Ｂ−１）階調増幅による階調変換の実施例
（ａ）増幅率の与え方
この処理方法を採用する場合、特定領域の画像情報を定量化し、増幅率を決定する。すなわち、特定領域を構成する画像の階調幅ｔが、許容階調幅Ｔmax をどの程度占有するかを定量化し、増幅率ｇを決定する。
なお、階調幅ｔの値が許容階調幅Ｔmax に近いほど、再現域を有効に使っていることを意味する。すなわち、コントラストが高い画像であることを表す。
逆に、階調幅ｔの値が小さいほど許容階調再現域に余裕があることを意味する。すなわち、コントラストが低い画像であることを意味する。

図１の場合、許容階調幅Ｔmax は、許容最高輝度値（２５５）と許容最低輝度値（０）の差分として与えられる。一方、階調幅ｔは、特定領域内の高輝度代表値ｍ１と低輝度代表値ｎ１との差分として与えられる。
図１（Ａ）の場合、階調幅ｔ１が許容階調幅Ｔmax に対して余裕があるので、適切な増幅率ｇを与えることで、図１（Ｂ）に示すように階調幅ｔ１を許容階調幅Ｔmax まで広げることが可能である。
この場合、増幅率ｇは、特定領域の階調幅ｔ１に反比例の関係で制御するのが好適である。本例の場合、この関係を、ｇ＝Ａ×Ｔmax ／ｔの式で与える。
ただし、増幅後の階調幅が許容階調幅Ｔmax を越えてしまうと、階調増幅後に画像の階調が歪んでしまう。そこで、各変数として、ｔ／Ｔmax ≦Ａ≦１の条件式を満たすものを採用する。
ここで、Ａは、階調増幅効果の調整係数である。Ａ＝ｔ／Ｔmax のとき、増幅率ｇが１となって効果がゼロとなる。また、Ａ＝1.0 のとき、階調増幅効果が最大となる。

以上の条件式を満たせば、階調幅ｔの増幅による飽和（許容階調幅Ｔmax を越えること）を無くすことができる。
しかし、条件式を満たすだけでは、階調増幅によって画像が不自然になる可能性がある。例えば、特定領域の階調幅ｔが極めて低い場合である。このような画像の場合、階調幅ｔが狭く、増幅率ｇが非常に大きくなる。
従って、このような画像を前式で求められた増幅率ｇで増幅すると、わずかな階調変化が極端な階調段差となって表れてしまい、増幅後の結果が逆に不自然になるおそれがある。
そこで、本発明者は、かかる過剰増幅の防止のため、増幅率ｇに上限値Ｌgainを設定する。上限値Ｌgainは、1.0 より大きい値で様々なサンプル画像を用いて経験的に求める。この上限値Ｌgainは、観察者が事後的に変更可能であるのが望ましい。

（ｂ）高輝度代表値ｍと低輝度代表値ｎの検出方法
前述のように、階調幅ｔが決定すると、増幅率ｇを算出することができる。階調幅ｔを求めるには、特定領域内の画像データ（輝度値）を検索し、その最大値と最小値を検出すれば良い。
ただし、画素単位で輝度値の代表を検出する方法は、画像データに重畳するノイズ成分その他の突発的な変動値の影響を受ける可能性がある。突発的な変動値は、階調増幅に必要な最高輝度値と最低輝度値を必ずしも満足しない懸念がある。
そこで、本発明者は、以下の２つの検出方法を提案する。

（１）低域通過フィルタの出力に基づいて代表値を検出する方法
代表値を正確に検出する方法の一つとして、特定領域に含まれる高域成分を除去した状態で最高輝度値と最小輝度値を検出する方法を説明する。
ここでは、検出方法の一例として、Ｎ行×Ｎ列の画素マトリックス内にある各画素の画素データを重み付け演算し、その処理結果の総和の平均値を画素マトリクスの中心画素のローパス出力値ｐ(low) とする。
かかる演算により求められた特定領域内の全画素のうち最大値を高輝度代表値ｍに、最小値を低輝度代表値ｎに決定する。

図６に、この検出処理の概念図を示す。図６は、３行ｘ３列の画素マトリクスによる代表値の検出処理例を示す。もっとも、マトリクスサイズが大きいほど、フィルタリング効果を高めることができる。
図６（Ａ）は、特定領域の拡大図である。フィルタリング演算で使用する演算対象領域１１を枠線で囲んで示している。なお、演算結果は、演算対象領域１１の中心画素１３に対応付ける。因みに、画素マトリクス内の各画素位置に対応する画素データをｐ１〜ｐ９として表す。
図６（Ｂ）は、演算で使用する係数マトリクスである。係数ｆ１〜ｆ９を画素マトリクスの対応する画素データに乗算する。因みに、この実施例の場合、係数ｆ１、ｆ３、ｆ７には、１／１６を設定する。また、係数ｆ２、ｆ４、ｆ６、ｆ８には、１／８を設定する。また、マトリクスの中心に対応する係数ｆ５には、１／４を設定する。すなわち、中心部に重み付ける。

この場合、画素マトリクスの中心画素のローパス出力値ｐ５(low) は、次式で与えられる。
p5(low)＝f1*p1+f2*p2+f3*p3+f4*p4+f5*p5+f6*p6+f7*p7+f8*p8+f9*p9
この演算を特定領域内の全ての画素に対して実行する。そして、これらローパス出力値ｐ(low) の最小値と最大値を検出することにより、高輝度代表値ｍと低輝度代表値ｎとを特定する。

（２）度数分布に基づいて代表値を検出する方法
ここでは、度数分布に基づいて代表値を決定する方法を説明する。
すなわち、特定領域の画素データを輝度値別に分類し、輝度値別に出現回数の度数分布データを求める。度数分布データは、輝度値を最小値から最大値まで順番に並べ、各輝度値に出現回数を対応付けることで得られる。
図７に、度数分布データの一例を示す。図７は、横軸に輝度値を表し、縦軸に出現頻度を表した図である。輝度値の最小値は０（ゼロ）であり、最大値は２５５である。
判定処理は、分布データの最小値から順番に、各値に対応する出現回数としきい値Ｌthとの比較によって行う。図７において、しきい値Ｌthは、横軸に並行に延びる破線で示している。

代表値は、しきい値Ｌthを越える出現回数を与える輝度値のうちの最小値と最大値として与える。
すなわち、輝度値の最小値０（ゼロ）から大きい方へ順番に、出現回数としきい値Ｌthとを比較し、最初にしきい値Ｌthを越えた輝度値を低輝度代表値ｎに決定する。同様に、輝度値の最大値（２５５）から小さい方へ順番に、出現回数としきい値Ｌthとを比較し、最初にしきい値Ｌthを越えた輝度値を高輝度代表値ｍに決定する。図７の場合、しきい値Ｌthを越えた輝度値の位置を縦軸に並行に延びる破線で示している。
従って、出現回数がしきい値Ｌthを越えない範囲の輝度値は無視されたことになる。勿論、この範囲には、ノイズ成分だけでなく、画像本来の最小輝度値と最大輝度値が含まれる可能性がある。
しかし、しきい値Ｌthを適切な値に設定することで、画像の再現性に影響を与えないようにできる。

なお、しきい値Ｌthの与え方であるが、各画像に応じて適切な値を自動的に設定できることが望ましい。この実施例では、その一例として、度数分布データを作成する際に計数可能なサンプル数を用いた与え方を説明する。
まず、入力画像の全画素の計数により、度数分布データを構成する総サンプル数Ｎsampを求める。
総サンプル数が求まると、この値を出現可能な輝度値の数（この例の場合、２５６）で除算し、出現回数の平均値を求める。
ここで、平均値のｓ％をしきい値Ｌthに設定する。すなわち、しきい値Ｌth＝ｓ＊（Ｎsamp／２５６）として計算する。
なお、係数ｓは、様々なサンプル画像を用いて経験的に求める。もっとも、係数ｓは、観察者が事後的に変更可能であるのが望ましい。

（ｃ）処理例
以下、特定領域の画像情報（階調情報）に基づいて、予め定めた又は選択した処理範囲の階調を増幅する場合の処理例を示す。
低輝度代表値ｎと高輝度代表値ｍの検出方法に応じて２種類の処理方法を示す。

（１）増幅率の乗算演算により実現する方法
階調増幅処理は、階調ｔを用いて算出される増幅率ｇ（＝Ａ×Ｔmax ／ｔ）を各画素データに乗算することにより実現できる。
例えば、低輝度代表値ｎが０（ゼロ）かつ高輝度代表値ｍが２３０の場合、各画素データＰに２５５／２３０を乗算する。
なお、低輝度代表値ｎが０（ゼロ）でない場合には、各画素データＰからｎを減算した値に２５５／２３０を乗算する。かかるオフセット補正の実行により、許容階調幅Ｔmax を最大限に使用することができる。
オフセット補正の原理を図８を用いて説明する。図８（Ａ）は、入力画面の全体を表している。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すライン１５の画像データ（輝度値）の変化を表している。
図８（Ｂ）の場合、高輝度側と低輝度側の両方に余裕が存在する。すなわち、許容最高輝度レベル（２５５）と高輝度代表値ｍとの間に余裕が存在し、同時に、許容最低輝度レベル（０）と低輝度代表値ｎとの間に余裕が存在する。

ここで、階調幅ｔは、ｔ＝ｍ−ｎである。従って、階調幅ｔを許容階調幅Ｔmax まで増幅するには、増幅率ｇ（＝Ｔmax ／（ｍ−ｎ））を各画素データに乗算すれば良い。
ただし、オフセット補正が必要である。オフセット補正を考慮した計算式は、階調増幅後の画素データをＰ、階調増幅前の画素データをｐとすると、Ｐ＝ｇ＊（ｐ−ｎ）で与えられる。
図８（Ｃ）に、階調増幅後の階調分布を示す。図８（Ｃ）に示すように、低輝度代表値ｎに対応する画素位置１７の輝度値がゼロになっていることが分かる。また、高輝度代表値ｍに対応する画素位置１９の輝度値が２５５になっていることが分かる。

（２）ルックアップテーブルを用いて実現する方法
階調増幅処理は、画素データを入力値とするルックアップテーブルの読み出しによっても実現できる。
ルックアップテーブルは、階調増幅前の画素データを入力値とし、階調増幅後の画素データを出力値とする階調変換テーブルである。ここで、入出力関係は線形である。すなわち、線形増幅である。従って、増幅率ｇを乗算するのと同じ処理結果が得られる。
図９及び図１０に、ルックアップテーブルの入出力特性例を示す。
ここで、図９は、許容最高輝度レベル（２５５）と高輝度代表値ｍの間のみに余裕をもつ場合の入出力特性例である。
一方、図１０は、許容最高輝度レベル（２５５）と高輝度代表値ｍの間だけでなく、許容最低輝度レベル（０）と低輝度代表値ｎの間にも余裕をもつ場合の例である。
いずれの場合も、出力値の階調幅は、許容最低輝度レベル（０）から許容最高輝度レベル（２５５）である。

（Ｂ−２）ガンマ変換による階調変換の実施例
出力装置に与えられる一般的な画像データは、０〜２５５の輝度値（階調値）で表される。例えば黒一色による画像表示を考えた場合、最大輝度値の２５５は白を、最小輝度値の０は黒を表す。この場合、最大輝度値と最小輝度値の中間値である１２７は、５０％の灰色を表す。
しかし、出力装置固有の再現特性のため、輝度値の１２７は、必ずしも明るさの中間値として再現されないことが多い。従って、より厳密な意味で、中間値を与える輝度値は、出力装置固有の再現特性を考慮して、実際に明るさの中間値を与える輝度値に合わせるのが望ましい。
ただし、以下では便宜上、再現上の明るさの中間値と輝度値の中間値が同じものとして説明する。すなわち、輝度値の１２７が明るさの中間値であるものとして説明する。

画像は、中間値に対して明るい画素と暗い画素がバランスよく分散している場合に、階調再現の帯域を最も有効に利用しているといえる。
特定領域内における全画素の平均値は、最小輝度値０から最高輝度値２５５までのどれかの値として与えられる。このとき、平均値が中間値（１２７）よりも大きければ、全体的に明るい画像、逆に中間値（１２７）よりも小さければ、全体的に暗い画像とみなすことができる。
従って、特定領域内の画像をガンマ変換すれば、特定領域の平均輝度を変更できる。すなわち、特定領域内の明るさを変更することができる。
ここでは、ガンマ曲線を利用して特定領域内の平均値を１２７に近づけることにより、明るすぎる画像は暗く、暗すぎる画像は明るくなるように変更することを目的とする。

図１１にガンマ曲線の例を示す。このガンマ曲線関数は、入力輝度値をｘ、出力輝度値をｙとした場合に、ｙ＝Ｐmax・（ｘ／Ｐmax）^γ として与えられる。この例の場合、許容輝度値Ｐmax
は２５５であるので、ｙ＝２５５・（ｘ／２５５）^γ として与えられる。
なお、γ＝１のとき、ガンマ曲線は直線（ｙ＝ｘ）となる。また、γが１より小さいとき、ガンマ曲線は、上に凸形状の曲線となる。また、γが１より大きいとき、ガンマ曲線は、下に凸形状（すなわち、凹形状）の曲線となる。
本明細書の目的は、特定領域の平均輝度値Ｐavr を中間輝度値Ｐtyp に近づける変換処理を自動化することにある。すなわち、画像の暗い領域は明るく、明るい領域は暗くなるように自動的に変換することにある。
このため、γ値を特定領域の画像情報に基づいて定量化する必要がある。本発明者は、特定領域内の平均輝度値Ｐavr と目標とする中間輝度値Ｐtyp を用い、γ値を次式として与えることを提案する。
γ＝ｋ・（Ｐavr ／Ｐtyp ）

ここで、特定領域の平均輝度値Ｐavr が中間輝度値Ｐtyp より大きい場合、γ値は１より大きな値となる。また、平均輝度値Ｐavr と中間輝度値Ｐtyp との差に比例して、γ値は大きくなる。従って、特定領域の平均輝度値Ｐavr が中間輝度値Ｐtyp より明るい場合には、ガンマ曲線関数は平均輝度値を下げるように作用する。
一方、特定領域の平均輝度値Ｐavr が中間輝度値Ｐtyp より小さい場合、γ値は１より小さな値となる。また、平均輝度値Ｐavr と中間輝度値Ｐtyp との差に比例して、γ値は小さくなる。従って、特定領域の平均輝度値Ｐavr が中間輝度値Ｐtyp より暗い場合には、ガンマ曲線関数は平均輝度値を上げるように作用する。
いずれの場合にも、階調変換によって特定領域の平均輝度値が中間輝度値Ｐtyp に近づくように変換される。
なお、係数ｋ（＞０）は、効果調整係数である。係数ｋが１より大きいとき、γ値はより大きな値に調整され、係数ｋが１より小さいとき、γ値はより小さい値に調整される。
係数ｋは、様々なサンプル画像を用いて経験的に求める。もっとも、係数ｋは、観察者が事後的に変更可能であるのが望ましい。

（Ｃ）画像処理装置（画像出力装置）の応用例
以下、前述した階調変換技術を採用する画像処理装置の応用例を説明する。ここでは、画像処理装置を搭載した画像出力装置について説明する。画像出力装置には、表示装置や印刷装置が含まれる。ここでは、表示装置について、処理方法と処理範囲の６種類の構成例を説明する。

（Ｃ−１）表示装置の構成例１（特定領域のみ階調増幅する場合（その１））
図１２に、表示装置の構成例を示す。この実施例は、特定領域について取得した階調値の分布状況に基づいて、特定領域のみに階調変換を加える場合に対応するものである。ここでは、階調変換を増幅率ｋの乗算演算によって実現する場合について説明する。
この表示装置は、画像バッファメモリ２１、画像処理部２３、表示デバイス２５、特定領域判定部２７、領域情報メモリ２９、輝度代表値検出部３１、増幅率演算部３３、調整係数メモリ３５、上限値メモリ３７、階調増幅部３９を主要な構成要素とする。

画像バッファメモリ２１は、少なくとも１フレーム分の入力画像を保持可能な記憶デバイスである。記憶デバイスには、例えば半導体記憶装置、ハードディスクその他の磁気記憶装置、光学式記憶装置を使用する。
なお、入力画像は、階調変換された特定領域の輝度値（階調値）が各画素に書き込まれるまでの間、画像バッファメモリ２１に保持される。
画像処理部２３は、表示デバイス２５に応じた前処理を画像データに加える処理デバイスである。画像処理部２３は、例えば画質補正機能、文字サイズ調整機能、その他の信号処理を実行する。
なお、表示デバイス２５には、例えば陰極線管、液晶表示デバイス、プラズマ表示デバイス、エレクトロルミネッセンス表示デバイスその他が用いられる。

特定領域判定部２７は、入力画像のうち任意に指定された特定領域を判定し、該当領域の輝度値を読み書きする処理デバイスである。ここで、特定領域の位置情報は、領域情報メモリ２９に保存されている。特定領域判定部２７は、この位置情報に基づいて、必要な輝度値の読み書きを行う。
ところで、特定領域の位置情報は、ポインティングデバイスを通じて観察者が入力する。入力方法は、前述した通りである。
輝度代表値検出部３１は、特定領域の画像に関する高輝度代表値ｍと低輝度代表値ｎを検出する処理デバイスである。代表値の検出には、低域通過フィルタを用いる方法や度数分布を用いる方法を適用する。

増幅率演算部３３は、特定領域を構成する各画素の輝度値に乗算する増幅率ｋを決定する処理デバイスである。増幅率演算部３３は、階調幅ｔ（＝ｍ−ｎ）を算出する機能と、算出された階調幅ｔで許容階調幅Ｔmax を除算して増幅率ｇを算出する機能とに対応する。すなわち、階調幅算出部と増幅率演算部としての機能に対応する。
なお、増幅率ｇの演算に必要な調整係数Ａは、調整係数メモリ３５に保持されている。効果調整係数は、印刷装置に設けられた入力装置や通信ポートを通じて調整係数メモリ３５に格納される。
また、増幅率ｇを制限する上限値Ｌgainは、上限値メモリ３７に保持されている。上限値Ｌgainも、印刷装置に設けられた入力装置や通信ポートを通じて上限値メモリ３７に格納される。

階調増幅部３９は、特定領域の画像を階調増幅する処理デバイスである。図１２に示すように、階調増幅部３９は、減算器３９Ａと乗算器３９Ｂで構成される。
ここで、減算器３９Ａは、各画素の画素データから低輝度代表値ｎを減算する演算子である。減算器３９Ａは、オフセット補正回路として機能する。また、乗算器３９Ｂは、オフセット補正後の輝度値に増幅率ｇを乗算する演算子である。
乗算器３９Ｂによる乗算処理により、特定領域を構成する画像の階調幅ｔは、許容階調幅Ｔmax まで増幅される。勿論、白成分が飽和することもない。また、線形増幅であるので階調の再現力は保持される。
なお、階調増幅された輝度値は、乗算器３９Ｂから領域判定部２７に与えられる。すなわち、階調増幅後の輝度値は、特定領域判定部２７を通じて画像バッファメモリ２１の特定領域部分に書き込まれる。

この結果、画像処理部２３には、原画像に対して特定領域だけ確認の容易な階調に増幅された画像が与えられることになる。
かかる階調変換をヒストグラムの観点から説明する。
図１３は、階調変換前の特定領域から取得した輝度値の分布を示すヒストグラム例である。この例は、特定領域における平均輝度値が１８３の場合である。なお、最低輝度値Ｙmin は１４、最大輝度値Ｙmax は２５３である。
図１４は、代表値の検出に低域通過フィルタを用いる場合のヒストグラム例である。低域通過フィルタの通過の結果、低輝度代表値ｎは５８に、高輝度代表値ｍは２４７になっている。この結果、特定領域の画像の階調幅ｔは、１８９（＝２４７−５８）となる。階調幅ｔが求まると、増幅率ｇが算出される。
図１５は、増幅率ｇを用いて階調増幅した後の輝度値の分布を示すヒストグラム例である。オフセット補正を含む階調増幅の結果、階調幅ｔは許容階調幅Ｔmax まで増幅されている。なお、オフセット補正の影響で、平均輝度値は１６９に低下している。
結果として、中間域の輝度値が拡大され、階調変化の確認が容易になる。

（Ｃ−２）表示装置の構成例２（特定領域のみ階調増幅する場合（その２））
図１６に、特定領域のみに階調変換を加える場合の２つ目の構成例を示す。ここでは、階調変換をルックアップテーブルを用いて実現する場合について説明する。なお、図１６には、図１２との対応部分に同一符号を付して示している。
構成例２と構成例１との違いは、増幅率演算部３３の代わりにテーブルデータ生成部４１を用いる点と、演算子付きの階調増幅部３９の代わりにルックアップテーブル４３Ａを内蔵する階調増幅部４３を用いる点の２点である。
テーブルデータ生成部４１は、特定領域の画像に応じた固有のルックアップテーブルを生成する処理デバイスである。テーブルデータ生成部４１は、階調幅ｔ（＝ｍ−ｎ）を算出する機能と、算出された階調幅ｔで許容階調幅Ｔmax を除算して増幅率ｇを算出する機能とに対応する。すなわち、階調幅算出部と増幅率演算部としての機能に対応する。
勿論、テーブルデータ生成部４１の場合も、増幅率ｋが必要以上に大きくなるのを制限するため、算出された増幅率ｇと上限値Ｌgainとを比較する。そして、上限値Ｌgainを越えない場合には、次式を用いて入力値Ｔinに対する出力値Ｔout を順に決定する。
Ｔout
＝Ａ＊Ｔmax ＊（Ｔin−ｎ）／ｔ
ここで、Ａは調整係数である。この演算処理は、入力画像が採り得る全ての階調値について計算される。すなわち、入力値Ｔinには、最小輝度値ｎから最大輝度値ｍまでの各階調値が個別に入力され、対応する出力値Ｔout が計算される。

勿論、この場合もオフセット補正を考慮して入出力関係が計算される。なお、算出された増幅率ｇが上限値Ｌgainを越える場合には、前式のうちＴmax ／ｔの部分がＬgainに置換される。すなわち、次式が用いられる。
Ｔout
＝Ａ＊Ｌgain＊（Ｔin−ｎ）
テーブルデータ生成部４１は、これらの式を用いて生成された入出力関係データを階調増幅部５１に与え、そのルックアップテーブル４３Ａに保存する。
一方、階調増幅部４３は、特定領域の各画素データをルックアップテーブル４３Ａに与え、階調増幅後の値の読み出しを行う。すなわち、階調増幅部４３は演算処理を実行せず、入力画像の画素データを読み出しアドレスに用いた出力値Ｔout の読み出し処理のみを実行する。
このため、階調変換部４３における階調増幅処理は前述した実施例に比して高速化される。
以上のように、本実施例に係る構成を採用する場合にも、許容階調幅に対して階調幅が狭い入力画像に対して、出力画像の階調を損なうことなく自動的に入力画像を強調することができる。

（Ｃ−３）表示装置の構成例３（入力画像の全体を階調増幅する場合）
図１７に、表示装置の構成例を示す。この実施例は、特定領域について取得した階調値の分布状況に基づいて、入力画像の全体に階調変換を加える場合に対応するものである。ここでは、構成例１と同様、階調変換を増幅率ｇの乗算演算によって実現する場合について説明する。従って、図１７には、図１２との対応部分に同一符号を付して示す。
構成例３と構成例１との違いは、画像バッファメモリ２１から読み出された輝度値が階調増幅部３９に直接入力される点と、階調増幅後の輝度値が画像バッファメモリ２１に直接書き込まれる点の２点である。
すなわち、階調増幅部３９は、特定領域の画像について決定した増幅率ｇに基づいて入力画像の全体を階調増幅する。

勿論、特定領域の画像は、増幅率ｇの乗算演算によって許容階調幅Ｔmax まで画像情報を失うことなく増幅される。従って、観察者が指定した特定領域における詳しい階調情報を正確に観察することができる。
一方、特定領域以外の画像は増幅率ｇで階調増幅すると、許容階調幅Ｔmax に飽和する可能性がある。ただし、特定領域の周囲にある画像は特定領域の画像と同様の階調幅を有している可能性が高いので、入力画像の全体を階調増幅することで、特定領域の画像が周囲の画像に対して不自然に観察されるのを防止できる。

（Ｃ−４）表示装置の構成例４（特定領域のみガンマ変換する場合）
図１８に、表示装置の構成例を示す。この実施例は、特定領域について取得した階調値の分布状況に基づいて、特定領域のみに階調変換を加える場合に対応するものである。ここでは、階調変換をガンマ変換によって実現する場合について説明する。
なお、図１８には、図１２との対応部分に同一符号を付して示している。
この表示装置は、画像バッファメモリ２１、画像処理部２３、表示デバイス２５、特定領域判定部２７、領域情報メモリ２９、輝度平均値検出部４５、ガンマ値算出部４７、調整係数メモリ４９、テーブルデータ生成部５１、ガンマ変換部５３を主要な構成要素とする。
このうち、構成例４に特有の構成部分は、輝度平均値検出部４５、ガンマ値算出部４７、調整計数メモリ４９、テーブルデータ生成部５１、ガンマ変換部５３である。
以下では、これら処理デバイスについて説明し、同一符号を付した処理デバイスの説明は省略する。
輝度平均値検出部４５には、特定領域判定部２７を通じて特定領域の画像が与えられる。輝度平均値検出部４５は、この画像の平均輝度値Ｐavrを算出し、ガンマ値算出部４７に与える。

ガンマ値算出部４７は、γ値を算出する演算処理部である。γ値は前述したように、ｋ・（Ｐavr ／Ｐtyp ）として算出できる。ここで、平均輝度値Ｐavr は、輝度平均値検出部４５から与えられる。また、調整係数ｋは、調整係数メモリ４９から与えられる。また、中間輝度値Ｐtyp は、ガンマ値算出部４７に保持されている。
テーブルデータ生成部５１は、特定領域の画像に固有のルックアップテーブルを、γ値を用いて生成する処理デバイスである。テーブルデータ生成部５１は、次式に従って入力値Ｐinに対する出力値Ｐout を順に決定する。この際、入力値Ｐinは最小輝度値（ゼロ）から最大輝度値（２５５）まで順番に入力される。
Ｐout
＝２５５・（Ｐin／２５５）^γ
なお、生成された入出力関係は、ガンマ変換部５３のルックアップテーブル５３Ａに保存される。

ガンマ変換部５３は、ルックアップテーブ５３Ａの完成後、階調変換機能を提供する処理デバイスである。ガンマ変換部５３には、特定領域判定部２７から特定領域を構成する各画素の輝度値が入力される。ガンマ変換部５３は、入力値に対応する出力値をルックアップテーブル５３Ａから順に読み出し、これを特定領域判定部２７に戻す。この入出力動作によって、特定領域の輝度値は階調変換される。
なお、ガンマ変換後の輝度値は、特定領域判定部２７を通じて画像バッファメモリ２１に書き込まれる。このように、特定領域判定部２７を通じてガンマ変換後の輝度値を画像バッファメモリ２１に戻すことにより、特定領域の輝度値だけが変更される。
この構成例の場合、ルックアップテーブル５３Ａを用いて階調変換を実行するため、一連の演算処理が不要となる。従って、その分、短時間でガンマ変換を実現できる。

かかる階調変換をヒストグラムの観点から説明する。
この構成例の場合も、階調変換前の特定領域から取得した輝度値の分布を示すヒストグラムは図１３で与えられるものとする。平均輝度値は１８３である。
図１９に、ガンマ変換後の輝度値の分布を示すヒストグラム例を示す。図１９は、中間輝度値Ｐtyp が１２７であるものとして表している。また、調整係数ｋは１である。このときγ値は、１．４４（＝１８３／１２７）として与えられる。
ガンマ変換によって、特定領域の平均輝度は１８３から１６０に移動する。高輝度部分の階調幅が広がるため、高輝度側の階調確認が容易となっている。

（Ｃ−５）表示装置の構成例５（入力画像の全体をガンマ変換する場合）
図２０に、表示装置の構成例を示す。この実施例は、特定領域について取得した平均輝度値に基づいて、入力画像の全体に階調変換を加える場合に対応するものである。なお、図２０には、図１８との対応部分に同一符号を付して示す。
構成例５と構成例４との違いは、画像バッファメモリ２１から読み出された輝度値がガンマ変換部５３に直接入力される点と、ガンマ変換後の輝度値が画像バッファメモリ２１に直接書き込まれる点の２点である。
すなわち、ガンマ変換部５３は、特定領域の画像について決定したガンマ変換特定に基づいて入力画像の全体を階調変換する。

勿論、特定領域の画像は、特定領域について最適化されたガンマ特性によって階調変換される。従って、観察者が指定した特定領域における詳しい階調情報を正確に観察することができる。
一方、特定領域以外の画像は同じガンマ特性によって階調変換すると、明るい部分や暗い部分の階調の確認が難しくなる可能性がある。ただし、特定領域の周囲にある画像は特定領域の画像と同様の階調特性を有している可能性が高いので、入力画像の全体を同じガンマ特性で階調変換することで、特定領域の画像が周囲の画像に対して不自然に観察されるのを防止できる。

（Ｃ−６）表示装置の構成例６（特定領域のみ階調増幅とガンマ変換を加える場合）
図２１に、前述した２種類の階調変換処理を組み合わせる場合の構成例を示す。この構成例は、特定領域の画像を階調変換した後にガンマ変換する場合に対応するものである。
説明を簡略化するため、図２１には、図１２及び図１８との対応部分に同一符号を付して示す。
図２１に示すように基本的な構成要素は、各構成例と同じである。ただし、階調増幅処理系とガンマ変換処理系との接続位置にバッファメモリ５５を配置する。
かかる階調変換をヒストグラムの観点から説明する。
この構成例の場合も、階調変換前の特定領域から取得した輝度値の分布を示すヒストグラムは図１３で与えられるものとする。平均輝度値は１８３である。
図２２に、ガンマ変換後の輝度値の分布を示すヒストグラム例を示す。図２２も、中間輝度値Ｐtyp が１２７であるものとして表している。また、調整係数ｋは１である。なお、階調増幅によって画像の平均輝度値は１６９にシフトされている。
このときγ値は、１．３３（＝１６９／１２７）として与えられる。
ガンマ変換によって、特定領域の平均輝度は１６９から１５０に移動する。このことは、高輝度部分の階調幅が一段と広がることを意味する。この結果、高輝度側の階調確認が一段と容易になる。

（Ｃ−７）表示装置の構成例７（入力画像の全体に階調増幅とガンマ変換を加える場合）
図２３に、前述した２種類の階調変換処理を組み合わせる場合の他の構成例を示す。この構成例は、特定領域の画像情報を基に決定した増幅率とγ値を用い、入力画像の全体を階調変換する場合に対応するものである。この構成例の場合も、入力画像の全体を階調変換した後にガンマ変換する
図２３に示すように基本的な構成要素は、前述した構成例６と同じである。違いは、輝度値の読み書きが画像バッファメモリ２１との間で直接実行される点のみである。
かかる接続形態により、構成例６と同様の階調変換を実現できる。結果として、他の構成例と同様、特定領域の画像の階調変化を最適化できる。すなわち、階調変化の詳細を観察し易い状態に変換できる。
また、この構成例では、特定領域だけでなく入力画像の全体を階調変換するので、特定領域とその周辺画像との階調変化の連続性を確保できる。結果として、特定領域とその周辺領域との階調変化が不自然にならないようにできる。

（Ｄ）他の実施形態
（ａ）前述の実施例においては、画像出力装置として表示装置を用いる場合について説明したが、画像出力装置に印刷装置に適用しても良い。この場合、印刷装置は、インクジェット方式、レーザー方式、熱転写方式のいずれの印刷デバイスを用いるものでも良い。
この場合、印刷装置は印刷専用機でも良いし、他の機能も搭載する複合機でも良い。また、印刷装置の用途は、オフィスや家庭内での使用を前提としたものに限らず、医療用途を含むものとする。例えば、患部の外観画像、Ｘ線画像、エコー画像その他の医療画像の印刷用途にも適用できる。

（ｂ）前述の実施例では、画像出力装置について説明したが、階調変換機能を提供する画像処理装置としても実現できる。
画像処理装置には、例えばコンピュータ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゲーム機器、スキャナ、携帯情報端末（携帯型のコンピュータ、携帯電話機、携帯型ゲーム機、電子書籍等）、時計、画像再生装置（例えば、光ディスク装置、ホームサーバー）、テレビジョン受像器、発明に係る機能を搭載した処理ボードや処理カードが含まれる。

（ｃ）前述の実施例では、階調変換機能の信号処理をハードウェア的に説明したが、階調変換機能の信号処理がファームウェアや実行プログラムによって規定される場合には、各信号処理をソフトウェア的に実現しても良い。
なお、実行プログラムは、半導体メモリ、ハードディスク、光学式記憶媒体その他の記憶媒体に格納されることが望ましい。

（ｄ）前述の実施例では、低域通過フィルタを３行×３列の係数マトリクスを用いて実現したが、よりサイズの大きい係数マトリクスを用いて実現しても良い。一般に、サイズを大きくするほど、高域成分を除去することができる。
（ｅ）前述の実施例では、階調増幅後の対象画像（特定領域の画像又は入力画像の全体）をガンマ変換する場合について説明したが、ガンマ変換後の対象画像（特定領域の画像又は入力画像の全体）を階調増幅しても良い。
（ｆ）前述の実施例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される各種の変形例及び応用例も考えられる。

階調増幅処理の処理イメージを示すヒストグラムである。 ガンマ変換処理の処理イメージを示すヒストグラムである。 階調増幅処理とガンマ変換処理を組み合わせた処理イメージを示すヒストグラムである。 特定領域について取得した画像情報に基づいて、特定領域のみを階調変換する場合の処理イメージを示す図である。 特定領域について取得した画像情報に基づいて、入力画像の全体を階調変換する場合の処理イメージを示す図である。 画素マトリクスと係数マトリクスの関係を示す図である。 入力画像について測定された輝度値の分布例を示す図である。 オフセット補正の原理説明図である。 高輝度側に階調の余裕がある入力画像に適用するルックアップテーブルの入出力特性を示す図である。 低輝度側と高輝度側の両方に階調の余裕がある入力画像に適用するルックアップテーブルの入出力特性を示す図である。 ガンマ曲線例を示す図である。 階調増幅機能を搭載する表示装置の実施例を示す図である。 階調変換前の特定領域から取得した輝度値の分布を示すヒストグラム例である。 代表値の検出に低域通過フィルタを用いる場合のヒストグラム例である。 階調増幅後の輝度値の分布を示すヒストグラム例である。 階調増幅機能を搭載する表示装置の実施例を示す図である。 階調増幅機能を搭載する表示装置の実施例を示す図である。 ガンマ階調機能を搭載する表示装置の実施例を示す図である。 ガンマ変換後の輝度値の分布を示すヒストグラム例である。 ガンマ階調機能を搭載する表示装置の実施例を示す図である。 階調増幅機能とガンマ階調機能の両方を搭載する表示装置の実施例を示す図である。 階調増幅後にガンマ変換した輝度値の分布を示すヒストグラム例である。 階調増幅機能とガンマ階調機能の両方を搭載する表示装置の実施例を示す図である。

符号の説明

２１ 画像バッファメモリ
２３ 画像処理部
２５ 表示デバイス
２７ 特定領域判定部
２９ 領域情報メモリ
３１ 輝度代表値検出部
３３ 増幅率演算部
３５ 上限値メモリ
３７ 調整係数メモリ
３９、４３ 階調増幅部
４１ テーブルデータ生成部
４５ 輝度平均値検出部
４７ ガンマ値算出部
４９ 調整係数メモリ
５１ テーブルデータ生成部
５３ ガンマ変換部
５５ バッファメモリ

Claims (16)

1. 入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、
   前記階調分布評価部の評価結果に基づいて、特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、特定領域の入力画像のみを階調変換する階調変換部と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、
   前記階調分布評価部の評価結果に基づいて、少なくとも特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、入力画像の全体を階調変換する階調変換部と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
   前記階調分布評価部は、
   前記特定領域内の入力画像における高輝度代表値と低輝度代表値を求める代表値検出部と、前記高輝度代表値から前記低輝度代表値を減算し、前記特定領域内の入力画像が有する階調幅を算出する階調幅算出部とを有し、
   前記階調変換部は、
   許容階調幅を前記入力画像の階調幅で除算演算し、前記特定領域内の階調幅を許容階調幅まで増幅するのに必要な増幅率を求める増幅率演算部と、対象領域内における各画素の輝度値を、前記増幅率に基づき増幅する階調増幅部とを有する
   ことを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項３に記載の画像処理装置は、
   入力画像から高域成分を除去する低域通過フィルタを有し、
   前記低域通過フィルタを通過した入力画像を前記代表値検出部に供給する
   ことを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項３に記載の画像処理装置は、
   入力画像の画面全体について、各輝度値の度数分布を測定する度数分布測定部を有し、
   前記代表値検出部は、各輝度値について測定された度数分布のうち代表値検出用しきい値を越える輝度値の中で最も大きい輝度値を高輝度代表値とし、最も小さい輝度値を低輝度代表値とする
   ことを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
   前記階調分布評価部は、
   前記特定領域内の入力画像の平均輝度値Ｐavr を算出する平均輝度算出部を有し、
   前記階調変換部は、
   入力輝度値ｘ、出力輝度値ｙ、各画素が採り得る許容輝度値Ｐmax を用いて、ガンマ曲線関数を、ｙ＝Ｐmax・（ｘ／Ｐmax）^γ として与えるとき、そのγ係数を、階調再現時の中間輝度を与える輝度値Ｐtyp 、効果調整係数ｋを用いて、γ＝ｋ・（Ｐavr ／Ｐtyp ）として与え、当該ガンマ曲線関数の入出力特性に従って、対象領域内における各画素の輝度値を変換する変換処理部を有する
   ことを特徴とする画像処理装置。
7. 少なくとも１フレーム分の入力画像を保持するフレームメモリと、
   入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、
   前記階調分布評価部の評価結果に基づいて、特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、特定領域の入力画像のみを階調変換する階調変換部と、
   出力デバイスを駆動する出力デバイス駆動部と
   を有することを特徴とする画像出力装置。
8. 少なくとも１フレーム分の入力画像を保持するフレームメモリと、
   入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価部と、
   前記階調分布評価部の評価結果に基づいて、少なくとも特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、入力画像の全体を階調変換する階調変換部と、
   出力デバイスを駆動する出力デバイス駆動部と
   を有することを特徴とする画像出力装置。
9. 請求項７又は８に記載の画像出力装置において、
   前記出力デバイスは印刷デバイスである
   ことを特徴とする画像出力装置。
10. 請求項７又は８に記載の画像出力装置において、
    前記出力デバイスは表示デバイスである
    ことを特徴とする画像出力装置。
11. 入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価処理と、
    前記階調分布評価処理の評価結果に基づいて、特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、特定領域の入力画像のみを階調変換する階調変換処理と
    を有することを特徴とする画像処理方法。
12. 入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価処理と、
    前記階調分布評価処理の評価結果に基づいて、少なくとも特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、入力画像の全体を階調変換する階調変換処理と
    を有することを特徴とする画像処理方法。
13. 画像処理装置を制御するコンピュータに、
    入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価処理と、
    前記階調分布評価処理の評価結果に基づいて、特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、特定領域の入力画像のみを階調変換する階調変換処理と
    を実行させることを特徴とするプログラム。
14. 画像処理装置を制御するコンピュータに、
    入力画像のうち任意に指定された特定領域について、階調値の分布状況を評価する階調分布評価処理と、
    前記階調分布評価処理の評価結果に基づいて、少なくとも特定領域内の入力画像に階調歪みが生じないように、入力画像の全体を階調変換する階調変換処理と
    を実行させることを特徴とするプログラム。
15. 請求項１３に記載のプログラムを格納した
    ことを特徴とする記録媒体。
16. 請求項１４に記載のプログラムを格納した
    ことを特徴とする記録媒体。
    

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