JP2009207016A - 画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画質の劣化を可及的に抑制しながら、コントラスの変換処理を行えるようにする。
【解決手段】元データのＲＧＢの各色のデータの何れに対しても、同一の設定変換条件を適用して画像変換処理を行い、前記元データをＹＣＣ形式のデータに変換する第１データ形式変換処理と、前記画像変換処理後のデータをＹＣＣ形式のデータに変換する第２データ形式変換処理とを行い、前記第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる彩度の値と、前記第１データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる色相の値とを有し、且つ、前記第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータにおける輝度の値を有するＹＣＣ形式のデータを求めるデータ合成処理を行い、それをＲＧＢ形式のデータに変換することで前記元データに対するコントラストの変換処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＧＢの各色のデータからなる元データに対してコントラストの変換処理を行う画像処理方法に関する。

かかる画像処理方法は、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色のデータで１画素分の画像データを構成するＲＧＢ形式の画像データにコントラストを変換調整する画像変換処理を施すための処理方法である。
かかるコントラストの変換調整の方法としては、調整目標として設定した変換条件を例えばルックアップテーブルで用意し、そのルックアップテーブルにＲＧＢの各色のデータを夫々適用する手法や、下記特許文献１にも記載のような、ＲＧＢ形式のデータから、輝度と色差によって表現するＹＣＣ形式のデータにデータ形式を変換した後、それの輝度データ（Ｙ）に対して上記の変換条件を適用するというような手法が考えられている。
特開２０００−３５００３１号公報

しかしながら、上記のＲＧＢの各色のデータに対して設定された変換条件（ルックアップテーブル）を単純に適用する手法では、コントラスト変換の変換条件を変更操作したときの彩度の高い値に対しての変化の仕方が自然であるという利点を有するものの、コントラストの調整目標として図４の曲線Ａで示すような特性を設定した場合、すなわち、入力値の変化に対して出力値の変化を大きくすると共に、低濃度側及び高濃度側で曲線を滑らかにつなぐような非線形のコントラストの変換条件を設定した場合では、高輝度領域では、黄色，マゼンタ，シアンの色が強くなり、又、低輝度領域では、赤色，緑色，青色の色が強くなって、色相が近い他の色よりも強くなる傾向がある。
例えば、元の画像データがきれいな肌色をしている比較的明るいデータであるとき、上記のようなコントラストの変換処理を行うと、変換後のデータは黄色がかった肌色になってしまうのである。

このような問題を改善するために、ＲＧＢの各色のデータに対して設定された変換条件（ルックアップテーブル）を適用する際に、ＲＧＢの各色のデータのうち、最も濃度が高い色のデータと最も濃度の低い色のデータについてはルックアップテーブルを適用するものの、その中間の濃度の色のデータについては、ルックアップテーブルを適用せずに、元の各色のデータの比率が維持されるように変換後の値を決定するという手法も考えられている。
この手法によれば、上記の問題が改善されるものの、高輝度領域及び低輝度領域で色相の変化が滑らかではなく、連続的に変化を有する入力データに対して変換後の出力データが不連続に変化する階調飛びが発生してしまう場合がある。

更に、ＲＧＢ形式の元データをＹＣＣ形式のデータに変換して、輝度データ（Ｙ）に対して設定した変換条件でコントラスト変換処理を適用する場合では、高輝度領域では全体的に白味がかり、低輝度領域では全体的に黒みがかって、鮮やかな画像が得られにくいという問題がある。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、画質の劣化を可及的に抑制しながら、コントラスの変換処理を行えるようにする点にある。

本出願の発明は、ＲＧＢの各色のデータからなる元データに対してコントラストの変換処理を行う画像処理方法において、前記元データのＲＧＢの各色のデータの何れに対しても、同一の設定変換条件を適用して画像変換処理を行い、前記元データをＲＧＢ形式のデータからＹＣＣ形式のデータに変換する第１データ形式変換処理と、前記画像変換処理後のデータをＲＧＢ形式のデータからＹＣＣ形式のデータに変換する第２データ形式変換処理とを行い、前記第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる彩度の値と、前記第１データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる色相の値とを有し、且つ、前記第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータにおける輝度の値を有するＹＣＣ形式のデータを求めるデータ合成処理を行い、そのデータ合成処理によって得られたＹＣＣ形式のデータをＲＧＢ形式のデータに変換するデータ形式逆変換処理を行うことで前記元データに対するコントラストの変換処理を行う。

上記の変換処理の過程を数式を用いて詳細に説明する。
コントラストの変換処理の対象となる１画素分の元データ（ＲＧＢ形式）を、赤色，緑色及び青色の各色で夫々Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉとし、所望のコントラスト変換の変換処理の内容をルックアップテーブルで構成したとして、説明の便宜上その変換処理の適用をＬｕ（）と関数表現で表記する。
元データのＲＧＢの各色のデータの何れに対しても、同一の設定変換条件（上記「Ｌｕ（）」）を適用して画像変換処理を行い、図４で示すような関係で、Ｌｕ（Ｒｉ），Ｌｕ（Ｇｉ），Ｌｕ（Ｂｉ）が得られる。
ＲＧＢ形式の元データ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）をＹＣＣ形式のデータＹｉ，Ｃ１ｉ，Ｃ２ｉへ変換（第１データ形式変換処理）するものとして、行列表記で数１にて表される。

上記数１において、変換のための行列Ｍには種々の値を用いることができるが、例えば数２のもので良い。

更に、ＲＧＢ形式である前記画像変換処理後のデータ（Ｌｕ（Ｒｉ），Ｌｕ（Ｇｉ），Ｌｕ（Ｂｉ））をＹＣＣ形式のデータＹｉ’，Ｃ１ｉ’，Ｃ２ｉ’へ変換（第２データ形式変換処理）するものとして、行列表記で数３にて表される。数３の行列Ｍは数１と同様である。

上記のように、第１データ形式変換処理で得られるＹｉ，Ｃ１ｉ，Ｃ２ｉと第２データ形式変換処理で得られるＹｉ’，Ｃ１ｉ’，Ｃ２ｉ’とに基づいて、第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる彩度の値と、第１データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる色相の値とを有し、且つ、第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータにおける輝度の値を有するＹＣＣ形式のデータを求めるデータ合成処理を行う。

図５に示すような横軸にＣ１，縦軸にＣ２をとった座標上に（Ｃ１ｉ，Ｃ２ｉ）及び（Ｃ１ｉ’，Ｃ２ｉ’）をプロット（夫々点Ｐ，点Ｑ）すると、色相は横軸となす角度であり、彩度は原点からの距離であるので、第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる彩度の値と、第１データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる色相の値とを有するデータは、原点と点Ｐとを結ぶ直線上に位置し、且つ、原点からの距離が点Ｑと同一である点Ｒとなる。
点Ｒの座標を（Ｃ１ｉ”，Ｃ２ｉ”）とすると、この座標は数４によって求められる。

このようにして求めたＣ１ｉ”，Ｃ２ｉ”に第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータにおける輝度の値（Ｙｉ’）を加えて、ＹＣＣ形式の１つのデータとする。
以上のデータ合成処理によって求めたＹＣＣ形式のデータを、ＲＧＢ形式のデータＲｉ’，Ｇｉ’，Ｂｉ’へと、数５によってデータ形式を変換するデータ形式逆変換処理を行う。数５においてＭ^−１は、数３の逆行列である。

このようにして得られたＲｉ’，Ｇｉ’，Ｂｉ’は、ＲＧＢ形式のデータにコントラスト変換を適用することの利点を生かしながら、色相が不用意に変化してしまうのを防止して、良好なコントラスト変換処理を実現できる。

ＲＧＢ形式のデータにコントラスト変換を適用することの利点を生かしながら、色相が不用意に変化してしまうのを防止できるので、画質の劣化を可及的に抑制しながら、コントラスの変換処理を行えるものとなった。

以下、本発明を写真プリントシステムに適用した場合の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態で例示する写真プリントシステムＤＰは、いわゆるデジタルミニラボ機として知られているシステムであり、図３に示すように、入力された画像データに基づいて写真プリントを出力処理する写真プリント装置ＥＰと、画像が撮影された写真フィルムや画像データが記録された各種の記憶媒体から画像データを取込んで写真プリント装置ＥＰへ送るための画像データを生成する画像入力装置ＩＲとを主要部として構成されている。

〔画像入力装置ＩＲの概略構成〕
画像入力装置ＩＲには、図３に概略的に示すように、写真フィルムの画像を読取って画像データとして出力するフィルムスキャナ３と、パーソナルコンピュータにて構成される主制御装置４と、写真プリント装置ＥＰにて良好な写真プリントが得られるように入力された画像データを画像処理する画像処理装置５とが備えられ、主制御装置４には、仕上がりプリント画像をシミュレートしたシミュレート画像や各種の制御用の情報を表示するモニタ４ａと、操作卓４ｂと、マウス４ｃと、メモーリカードやＣＤ−Ｒ等の各種の媒体から画像データを読込むための読取り装置４ｄとが接続されている。

〔画像処理装置５の概略構成〕
画像処理装置５は、フィルムスキャナ３から入力された画像データや主制御装置４を経て読取り装置４ｄから入力された画像データを画像処理して写真プリント装置ＥＰをプリント動作させるための画像データを生成する。
画像処理装置５には、図２に示すように、画像データを一時的に記憶保持する入力バッファメモリ２１と、入力バッファメモリ２１から読み込んだ画像データに対して色補正等の画像処理を実行する補正処理回路２２と、補正処理回路２２にて画像処理が完了した画像データを一時的に記憶保持する出力バッファメモリ２３と、入力バッファメモリ２１に記憶されている画像の縮小画像を生成する縮小画像生成回路２４とが備えられる他、フィルムスキャナ３から送られてきた画像データを受け取るための送受信インターフェース２６、及び、主制御装置４とデータ通信を行うための送受信インターフェース２７が備えられている。
主制御装置４側では、送受信インターフェース２７と通信するために、通信用拡張基板３１が主制御装置４の本体基板３２に取り付けられている。
通信用拡張基板３１上には、画像処理装置５側の送受信インターフェース２７とデータ通信するための送受信インターフェース４１と、送受信インターフェース４１を介して入力された画像データを記憶する画像データ受信用の受信メモリ４２とが備えられている。

〔コントラスト補正のための構成〕
補正処理回路２２は画像のコントラスト補正のための機能も有しており、そのために図１に示すコントラスト変換処理部ＣＴが補正処理回路２２に備えられている。
この補正処理回路２２は、ＲＧＢ形式のデータを入出力するように構成されている。
補正処理回路２２には、所望のコントラスト変換を実行する実質的な変換用データを記憶保持しているルックアップテーブル５１と、入力されて来たＲＧＢ形式の元データをＹＣＣ形式のデータに変換する第１データ形式変換部５２と、元データをルックアップテーブル５１にて変換した後のデータをＲＧＢ形式からＹＣＣ形式へと変換する第２データ形式変換部５３と、第１データ形式変換部５２及び第２データ形式変換部５３の出力データに基づいてＹＣＣ形式のデータを新たに合成するデータ合成部５４と、データ合成部５４の出力データをＹＣＣ形式からＲＧＢ形式へと変換するデータ形式逆変換部５５とが備えられている。
コントラスト変換の実質的な処理内容を規定するルックアップテーブル５１のテーブルデータは、コントラスト変換設定部５６にて設定される。
尚、これら各部はＤＳＰ等によって構成されている。

〔写真プリント装置ＥＰの全体構成〕
写真プリント装置ＥＰは、図３に示すように、筐体内部に、画像形成装置ＥＸと、画像形成装置ＥＸにて画像が露光形成された印画紙２を現像処理する現像処理装置ＰＰと、筐体上部側に設置された印画紙マガジン６から引き出された印画紙２を多数の搬送ローラ９等にて現像処理装置ＰＰへ搬送する印画紙搬送系ＰＴとが設けられている。
図示を省略するが、写真プリント装置ＥＰの筐体外部には、現像処理装置ＰＰにて現像処理及び乾燥処理された印画紙２をオーダ毎に分類するためのソータが備えられており、現像処理装置ＰＰから排出された印画紙２をそのソータへ搬送するためにコンベア８が配置されている。
更に、印画紙搬送系ＰＴの搬送経路の途中には、印画紙マガジン６から引き出された長尺の印画紙２を設定プリントサイズに切断するカッタ１０が備えられている。

〔画像形成装置ＥＸの構成〕
画像形成装置ＥＸは、印画紙２上に露光画像を形成する画像形成ヘッド１３と、画像形成ヘッド１３を制御する露光制御装置１４とを主要部として構成されている。
画像形成ヘッド１３は、設定プリントサイズに切断された印画紙２の搬送経路の途中箇所を画像形成位置とするように取り付けられ、その画像形成位置において印画紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）でレーザビームを走査する。
画像形成ヘッド１３から出射されるレーザビームは、露光制御装置１４の制御によって、画像処理装置５から入力された補正処理後の画像データに基づいて強度変調されている。
印画紙搬送系ＰＴにて搬送駆動される印画紙２に対して上述のように強度変調されたレーザビームが走査されることで、印画紙２上に画像が露光形成され、それが現像処理装置ＰＰにて現像処理されると写真プリントとして仕上がる。

〔基本的なプリント動作〕
上記構成の写真プリントシステムＤＰによる基本的なプリント動作を概説する。
写真フィルムから写真プリントを作製するときは、オペレータがフィルムスキャナ３に写真フィルムをセットすると、写真フィルムの駒画像が読取られて画像処理装置５の入力バッファメモリ２１へ順次に書込まれる。
一方、各種の記憶媒体から写真プリントを作製するときは、プリント対象の画像データが記録された記憶媒体が読取り装置４ｄにセットされると、記憶媒体の記録画像データの読取りが開始され、読取られた画像データは、主制御装置４を経て画像処理装置５の入力バッファメモリ２１へ順次に書込まれる。

画像処理装置５の入力バッファメモリ２１に画像データが入力されると、縮小画像生成回路２４が、入力バッファメモリ２１に記憶されている画像の縮小画像を生成して主制御装置４へ送る。
主制御装置４はその縮小画像を受け取ると、モニタ４ａへ写真プリント作製条件の入力操作を受付けるための画面表示を行う。
主制御装置４は、画像処理装置５の補正処理回路２２と同等の補正処理機能をソフトウェアで備えており、上記の写真プリント作製条件の入力用画面には、画像処理装置５から受け取った縮小画像を標準的な画像処理条件で画像処理して表示している。

操作者は、モニタ４ａに表示されている縮小画像を確認しながら、色補正等の補正指示を入力操作でき、この補正指示にはコントラストの補正指示も含まれる。
操作者が入力操作した補正指示は、画像処理装置５の補正処理回路２２へ送られ、補正処理回路２２では、主制御装置４から送られてきた補正指示を加味した補正処理条件で画像処理を実行する。
すなわち、補正処理回路２２は、入力バッファメモリ２１に記憶している画像データの供給元の種類に応じて予め設定されている標準の処理条件を操作者が入力操作した補正指示に従って修正して、画像処理を実行する。

コントラスト変換についても同様であり、コントラスト変換設定部５６は、写真フィルムの読取り画像であるか、あるいは、デジタルカメラの撮影画像であるか等に応じて設定されているコントラスト変換の処理条件をコントラスト変換処理部ＣＴのルックアップテーブル５１へテーブルデータとして書き込むのであるが、操作者がコントラスト変換について補正指示を入力操作しているときは、その入力操作に応じてテーブルデータを変更する。

コントラスト変換処理部ＣＴでは、上記のようにルックアップテーブル５１のテーブルデータが設定された状態で、入力バッファメモリ２１から読み出された画像データが適宜に他の処理が施された後に入力されてくると、ルックアップテーブル５１へ入力されて変換処理される。
コントラスト変換処理部ＣＴへ入力されてくる変換対象の元データは、ＲＧＢ形式の画像データで、ＲＧＢの各色のデータによって構成されている。
ルックアップテーブル５１では、例えば図４の曲線Ａで示すような入出力特性によって、１つの画素の元データのＲＧＢの各色の何れに対しても同一の設定変換条件を適用して画像変換処理を行う。

ルックアップテーブル５１による画像変換処理の処理後の画像データは第２データ形式変換部５３へ送られて、上記数３の演算処理（第２データ形式変換処理）が行われる。
これと並行して、ルックアップテーブル５１の処理を経ていない前記元データが第１データ形式変換部５２へ送られて、上記の数１の演算処理（第１データ形式変換処理）が行われる。
第１データ形式変換部５２と第２データ形式変換部５３とは、入力されてくる画像データが異なるだけで、実行する処理自体は全く同一である。

第１データ形式変換部５２の出力データ（Ｙｉ，Ｃ１ｉ，Ｃ２ｉ）と第２データ形式変換部５３の出力データ（Ｙｉ’，Ｃ１ｉ’，Ｃ２ｉ’）とは、データ合成部５４へ入力されて上記数４の演算処理が行われて、Ｙｉ’，Ｃ１ｉ”，Ｃ２ｉ”が出力される。
数４の演算の意味は上述の通りであり、従って、第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる彩度の値と、第１データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる色相の値とを有し、且つ、第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータにおける輝度の値を有するＹＣＣ形式のデータを求めるデータ合成処理が行われることになる。
データ合成部５４の出力データ（Ｙｉ’，Ｃ１ｉ”，Ｃ２ｉ”）は、データ形式逆変換部５５へ送られて、上記数５によってＹＣＣ形式のデータからＲＧＢ形式のデータへ変換する処理（データ形式逆変換処理）が行われる。
以上のようにして画素単位で順次に処理された画像データは、適宜に他の補正処理が行われた後、露光制御装置１４へ送られ、画像形成ヘッド１３にて印画紙２上に画像が露光形成される。

〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、本発明を写真プリントシステムにおける画像処理の１要素として適用する場合を例示しているが、画像処理ソフトウェア等の各種の用途に本発明を適用できる。
（２）上記実施の形態では、コントラスト変換処理の実質的な処理内容を規定するルックアップテーブル５１の内容が適宜に書き換えられる場合を例示して説明したが、固定的に設定されているものでも良い。
（３）上記実施の形態では、上記画像変換処理、すなわち、コントラスト変換処理の実質的な処理内容をルックアップテーブル５１にて行う場合を例示しているが、例えば、図４の曲線Ａのような設定変換条件を各種の近似法によって関数近似して、関数演算にて上記のＬｕ（）に相当する画像変換処理を行わせるようにしても良い。

本発明の実施の形態にかかるコントラスト変換処理のための要部構成図 本発明の実施の形態にかかる要部構成図 本発明の実施の形態にかかる写真プリントシステムの概略構成図 本発明の実施の形態にかかるコントラスト変換処理過程の一部の説明図 本発明の実施の形態にかかるコントラスト変換処理過程の一部の説明図

符号の説明

５１ ルックアップテーブル
５２ 第１データ形式変換部
５３ 第２データ形式変換部
５４ データ合成部
５５ データ形式逆変換部

Claims (1)

1. ＲＧＢの各色のデータからなる元データに対してコントラストの変換処理を行う画像処理方法であって、
   前記元データのＲＧＢの各色のデータの何れに対しても、同一の設定変換条件を適用して画像変換処理を行い、
   前記元データをＲＧＢ形式のデータからＹＣＣ形式のデータに変換する第１データ形式変換処理と、前記画像変換処理後のデータをＲＧＢ形式のデータからＹＣＣ形式のデータに変換する第２データ形式変換処理とを行い、
   前記第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる彩度の値と、前記第１データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータから得られる色相の値とを有し、且つ、前記第２データ形式変換処理によって得られたＹＣＣ形式のデータにおける輝度の値を有するＹＣＣ形式のデータを求めるデータ合成処理を行い、
   そのデータ合成処理によって得られたＹＣＣ形式のデータをＲＧＢ形式のデータに変換するデータ形式逆変換処理を行うことで前記元データに対するコントラストの変換処理を行う画像処理方法。

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