JP2010010837A - 画像処理装置、画像処理方法、及び、画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】銀塩フイルム（写真）特有の粒状性を柔軟に再現することができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】粒状性の程度を示す画像を生成してプレビュー表示するプレビュー表示手段と、画像データの値に応じて、画像データにおける粒状性の程度を変更する変更手段と、変更手段によって変更された粒状性の程度で、画像データに粒状性を付加する付加手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、量子化された画像データを加工する画像処理装置に関する。

近年のプリンタ性能の向上によって、写真画質にせまる印字物が容易に得られるようになってきている。そのような中、写真画質の画像において、高付加価値となるような画像表現がますます求められてきている。

銀塩フイルム（写真）における露出不足などに起因する画像の粒状性は、銀塩フイルム（写真）特有の特性であり、特にモノクロ写真では表現方法の１つである粒状感として好まれている。そのような粒状感をデジタル画像についても、変換処理される中で表現できることが望まれており、さまざまな技術が開発されている。

特許文献１には、画像入力装置において入力された画像信号に対して、画像出力信号に適合するように変換処理する画像信号処理装置が記載されている。その画像信号処理装置は、視覚的に知覚し難い空間周波数特性で、画像信号レベルに対応した量のノイズを生成し、そのノイズを画像信号に重畳する。また、カラー画像信号を扱う場合には、生成されたノイズを視覚的に知覚し難い色空間領域でカラー画像信号に重畳している。
特開平０６−１３３１６４号公報

しかしながら、従来のように、画像の輝度値によらずに画像全体にノイズを一様に付加する表現方法においては、銀塩フイルム（写真）特有の粒状性を忠実に再現することが困難である。また、一様にノイズを付加する手法では、表現の自由度の幅が狭くなってしまう。

本発明は、銀塩フイルム（写真）特有の粒状性を柔軟に再現することができる画像処理装置を提供する。

本発明に係る画像処理装置は、粒状性を付加するように画像データを処理する画像処理装置であって、粒状性の程度を示す画像を生成してプレビュー表示するプレビュー表示手段と、画像データの値に応じて、画像データにおける粒状性の程度を変更する変更手段と、変更手段によって変更された粒状性の程度で、画像データに粒状性を付加する付加手段とを備える。

本発明によれば、銀塩フイルム（写真）特有の粒状性特性を柔軟に再現することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。

本発明に係る実施形態における画像処理装置は、モノクロ画像データを入力するか、又は、ＲＧＢ画像データをモノクロ画像データに変換して入力し、そのモノクロ画像に対して粒状感（又は、粒状性）としてノイズを付加する。また、ユーザインタフェース上で、ユーザが輝度値に応じたノイズ強度プリセットを選択することができる。また、ユーザがモノクロ画像のプレビュー画像やヒストグラムを参照しながら、輝度値に応じてノイズ強度を調整してモノクロ画像への粒状感付加処理を行うことができる。

図１は、本発明に係る実施形態における画像処理装置のハードウエア構成の一例を示す図である。画像処理装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータである情報処理装置である。ＣＰＵ１０１は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム及びデバイスドライバなどを実行することにより、画像処理装置１００の各部を統合的に制御する中央演算処理部である。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして機能するメモリである。ＲＯＭ１０３は、ＢＩＯＳなどの起動プログラムを格納するメモリである。ＨＤＤ１０４は、ハードディスクドライブなどの固定記憶部であり、アプリケーションプログラム、オペレーティングシステム及び各種ドライバプログラムなどのコンピュータプログラムや、テストパターン画像などの画像データなどを格納する。通信ＩＦ１０５は、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、有線又は無線ＬＡＮなどの外部の装置とデータ通信を行う際に用いられるインタフェースである。表示ＩＦ１０６は、外部又は内部に接続される表示装置１０９に画像情報などを表示制御する。操作部１０７は、ポインティングデバイスやキー入力デバイスなどの入力デバイスである。プリンタ１０８は、インクジェット方式やレーザービーム方式により画像をメディア上に形成する画像形成装置である。表示装置１０９は、例えば、液晶ディスプレイであって画像データなどを表示する。ここで、画像処理装置１００と操作部１０７とプリンタ１０８と表示装置１０９が、一つに統合されていても良い。

＜ユーザインタフェース＞
図２は、本実施形態におけるユーザインタフェースの一例を示す図である。図２に示す表示１０９１は、ノイズ付加画像をプレビュー表示する。ここで、ユーザが粒状感の度合いを確認するために、例えば、画像の一部を拡大表示することが可能である。図２に示す表示１０９２は、元画像データの輝度値の分布を示す輝度ヒストグラムを表示する（ヒストグラム表示の一例）。また、図２に示すように、ユーザは、「ノイズ強度プリセット」としてＡ、Ｂ、Ｃの３通りを選択することができる。選択されたノイズ強度プリセットは「ノイズ強度」として表示１０９３に表示される。図５は、ユーザインタフェースにおいてノイズ強度プリセット「Ａ」が選択された場合の輝度値に対応するノイズ強度の特性を示す図である。図６は、ユーザインタフェースにおいてノイズ強度プリセット「Ｂ」が選択された場合の輝度値に対応するノイズ強度の特性を示す図である。図７は、ユーザインタフェースにおいてノイズ強度プリセット「Ｃ」が選択された場合の輝度値に対応するノイズ強度の特性を示す図である。図５〜図７において、輝度値に対するノイズ強度の変化点は、制御点（以下、変曲点ともいう）として示されている。

本実施形態においては、基本的に、図５〜図７に示すような予め設定された特性を示すグラフに従ってノイズを付加することができるが、加えて、ユーザによるグラフの編集によって、ノイズ強度を変更することができる。その結果、ユーザがプレビュー画面における画像の粒状性を視覚的に確認しながら、柔軟なノイズ強度の設定を行うことができる。

図２に示す表示１０９３は、画像データの輝度値に対応したノイズ強度を表示している。本実施形態において、ユーザが「ノイズ強度」を編集することができる。ユーザが操作部１０７を介して、図５、図６、図７に示す制御点を追加又は移動することによって「ノイズ強度」の形状を変更する。ユーザによって図２に示す「ＯＫ」ボタンが選択されて押下されるとノイズ付加処理が実行され、輝度値に対応したノイズ強度が画像に付加され粒状性が表現される。即ち、粒状性の程度とは、着目した輝度値に対応したノイズ強度であって、ユーザが、ユーザインタフェースにおいて粒状性の程度を変更することができる。一方、ユーザによって「キャンセル」ボタンが選択されて押下されると何も実行せずに処理を終了する。

＜処理の流れ＞
以下、本実施形態における粒状性付加処理の手順について、図３を参照しながら図４を説明する。図３は、本実施形態における粒状性付加処理を行うための機能ブロックを示す図である。また、図４は、本実施形態における粒状性付加処理の手順を示すフローチャートである。図３に示すモノクロ画像変換部３０２、ヒストグラム作成部３０４、プレビュー画像作成部３０５、ノイズ付加部３０７、ノイズ強度選択部３０８、ノイズ強度可変部３１０は、図１に示すＣＰＵ１０１によって実現されても良い。

まず、ステップＳ４０１において、画像データがＨＤＤ１０４から読み出される。ここで、画像データがカラーデータの場合には、カラー画像データ３０１が、モノクロ画像変換部３０２においてモノクロ画像データ３０３に変換される。一方、画像データがモノクロデータの場合には、そのままモノクロ画像データ３０３として読み出される。

次に、ステップＳ４０２において、ヒストグラム作成部３０４は、モノクロ画像データ３０３から輝度ヒストグラムを生成して表示装置１０９にヒストグラムを表示する。

次に、ステップＳ４０３において、プレビュー画像作成部３０５が、モノクロ画像データ３０３からプレビュー画像データ３０６を生成して表示装置１０９にプレビュー画像データ３０６を表示する。

次に、ステップＳ４０６において、事前にステップＳ４０４で選択又はステップＳ４０５で変更されたノイズ強度設定値３０９を用いて、ノイズ付加部３０７は、プレビュー画像データ３０６に対してノイズ付加処理を行う。ノイズ付加処理されたプレビュー画像データ３０６は表示装置１０９に表示される（プレビュー表示の一例）。

次に、ステップＳ４０７において、ユーザが図２に示す「キャンセル」ボタンを押下して実行した場合には、モノクロ画像データ３０３にノイズ付加処理を行わずに本処理を終了する。一方、ユーザが図２に示す「キャンセル」ボタンを実行しなかった場合には、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８において、ユーザが図２に示す「ＯＫ」ボタンを押下して実行した場合には、ステップＳ４０９に進む。一方、ユーザが図２に示す「ＯＫ」ボタンを実行しなかった場合には、ユーザの操作に応じてステップＳ４０４又はステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０４において、ユーザが操作部１０７を用いてノイズ強度選択部３０８に保持されているノイズ強度プリセットＡ〜Ｃから１つ選択して、選択されたノイズ強度プリセットがノイズ強度設定値３０９として設定される。その場合に、予め設定されていたノイズ強度設定値３０９は破棄される。

一方、ステップＳ４０５において、ユーザが操作部１０７を用いて表示装置１０９に表示されたヒストグラムとプレビュー画像を参照しながら、輝度値に応じたノイズ強度設定値３０９を編集して入力することができる。その場合に、予め設定されているノイズ強度設定値３０９に対してユーザが編集を行う。既に説明したように、編集は、ユーザが操作部１０７を用いて図５、図６、図７に示す制御点を追加又は移動等で指定することによって「ノイズ強度」の形状を変更して行われる。編集されたノイズ強度設定値３０９は、次回のステップＳ４０４又はステップＳ４０５において更新されるまで保持される。

ステップＳ４０９において、ステップＳ４０４で選択又はステップＳ４０５で変更されたノイズ強度設定値３０９を用いて、ノイズ付加部３０７がモノクロ画像データ３０３にノイズ付加処理を行う。ノイズ付加処理が行われたモノクロ画像データ３０３は、ＨＤＤ１０４に書き込まれるか又はプリンタ１０８に印字出力されて、本処理を終了する。

以上のように、図４に示す処理においては、ノイズ付加処理されたプレビュー画像を一旦、プレビュー表示し、ユーザがそのプレビュー画面を確認後、元画像にノイズ付加処理することができる。また、ユーザがプレビュー画面を確認した結果、ノイズの強度を変更（又は、既にあるプリセットを選択）することによって、再度、プレビュー画面に表示することができるので、柔軟なノイズ付加処理を実現することができる。

＜ノイズ付加処理＞
以下、ノイズ付加部３０７におけるノイズ付加方法について説明する。ここで、ノイズ付加部３０７に入力される元々の輝度値をＬｉｎ、ノイズが付加されて出力される輝度値をＬｏｕｔ、着目した輝度値ｘに対応したノイズ強度を関数Ｆ（ｘ）とする（例えば、図５〜図７に示すグラフ）。また、乱数によりランダムに決定されるノイズ信号をＲＮ（−１≦ＲＮ≦１）とした場合に、出力される輝度値Ｌｏｕｔは、次式（１）によって求められる。

Ｌｏｕｔ＝Ｌｉｎ＋Ｆ（Ｌｉｎ）×ＲＮ ・・・（１）
＜ノイズ強度設定値＞
次に、図５を参照しながらノイズ強度設定値について更に説明する。図５に示すように、ノイズ強度プリセットＡの形状は、輝度値０ではノイズ強度も０であり、低輝度領域が高輝度領域よりも大きなノイズ強度の値を有している。銀塩フィルム（写真）においては、高感度な銀塩粒子が大きいので、粒状感が強く得られるという特徴がある。また、暗部の方がより粒状性が出やすいという特徴も有している。従って、本実施形態においては、特に、図５及び図７に示すように、画像における輝度値が低くなる程ノイズ強度を強く画像に付加し、輝度値が高くなる程ノイズ強度を弱く画像に付加することで、上述の銀塩フィルム（写真）のような粒状性を実現している。

また、輝度値０でノイズ強度が０に設定されていることによって、最暗部（黒点）は、粒状性が表現さえずに潰れているように表示される。その結果、画像のコントラストがより明確とすることができる。また、図７は、図５と同様に、低輝度領域のノイズ強度が高輝度領域のノイズ強度よりも大きいという特徴を有しているが、ノイズ強度の変化の仕方がより線形に近くなっている。また、図６においては、輝度値のほぼ全域に渡って、ノイズ強度が一定とされている。

図５〜図７においては、制御点間が直線（１次の関数）で示されているが、特に、２次以上の関数で表される曲線で示されるようにしても良い。その場合に、図示されていないが、曲線を定義できるような関数定義ボタン等が図２に示す画面に設けられていても良い。

図８は、図５に示すノイズ強度プリセットＡによってノイズ付加処理されたサンプル画像である。図１０に示す元画像に対して、従来の方法によってノイズ付加処理されたサンプル画像（図９）と比較して、輝度に応じたノイズ強度が付加されていることが確認できる。その結果、本実施形態によってノイズ付加処理された図８に示す画像の方が、より元画像のコントラストに従って、粒状性が表現されていることが分かる。

＜モノクロ画像変換＞
次に、モノクロ画像変換部３０２における処理内容を説明する。入力されるカラー画像データ３０１の信号をＲ、Ｇ、Ｂとし、出力されるモノクロ画像データ３０３の信号をＬとした場合に、次式（２）により、カラー画像信号がモノクロ信号に変換されることができる。

Ｌ＝Ｒ×０．３＋Ｇ×０．６＋Ｂ×０．１ ・・・（２）
本発明には、プログラム（画像処理プログラム）コードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた場合についても、本発明は適用される。その場合に、書き込まれたプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

本発明に係る実施形態における画像処理装置のハードウエア構成の一例を示す図である。 本実施形態におけるユーザインタフェースの一例を示す図である。 本実施形態における粒状性付加処理を行うための機能ブロックを示す図である。 本実施形態における粒状性付加処理の手順を示すフローチャートである。 ユーザインタフェースにおいてノイズ強度プリセット「Ａ」が選択された場合の輝度値に対応するノイズ強度の変化を示す図である。 ユーザインタフェースにおいてノイズ強度プリセット「Ｂ」が選択された場合の輝度値に対応するノイズ強度の変化を示す図である。 図７は、ユーザインタフェースにおいてノイズ強度プリセット「Ｃ」が選択された場合の輝度値に対応するノイズ強度の変化を示す図である。 図５に示すノイズ強度プリセット「Ａ」によってノイズ付加処理されたサンプル画像の一例を示す図である。 従来の方法によってノイズ付加処理されたサンプル画像の一例を示す図である。 ノイズ付加処理する前の元画像の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 画像処理装置
１０９１、１０９２、１０９３ 表示

Claims (10)

1. 粒状性を付加するように画像データを処理する画像処理装置であって、
   粒状性の程度を示す画像を生成してプレビュー表示するプレビュー表示手段と、
   前記画像データの値に応じて、前記画像データにおける粒状性の程度を変更する変更手段と、
   前記変更手段によって変更された粒状性の程度で、前記画像データに粒状性を付加する付加手段と
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記画像データの値とは輝度値であって、
   前記変更手段は、前記画像データの輝度値が低くなるほど前記粒状性を強くし、前記画像データの輝度値が高くなるほど前記粒状性を弱くするように、前記画像データにおける粒状性の程度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記変更手段は、前記画像データの輝度値に対応した粒状性の変化を示すグラフにおいて、ユーザによる変化の変曲点の指定に応じて、前記画像データにおける粒状性の程度を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記粒状性の変化を示すグラフは、ユーザにより指定された変曲点の間を、少なくとも１次の関数で表されたグラフであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記変更手段は、前記画像データの輝度値に対応した粒状性の変化を示す少なくとも１つのプリセットを更に備え、
   ユーザにより選択されたプリセットに従って、前記画像データにおける粒状性の程度を変更することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記画像データの輝度値の分布を示すヒストグラムを生成して表示するヒストグラム表示手段を更に備え、
   前記変更手段は、前記ヒストグラム表示手段によってヒストグラムが表示された後に、前記画像データにおける粒状性の程度を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記画像データは、モノクロ画像データであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. カラー画像データをモノクロ画像データに変換する変換手段を更に備え、
   前記付加手段は、前記変換手段によってカラー画像データがモノクロ画像データに変換された後に、前記変更手段によって変更された粒状性の程度で、前記画像データに粒状性を付加することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 粒状性を付加するように画像データを処理する画像処理装置において実行される画像処理方法であって、
   前記画像処理装置のプレビュー表示手段が、粒状性の程度を示す画像を生成してプレビュー表示するプレビュー表示工程と、
   前記画像処理装置の変更手段が、前記画像データの値に応じて、前記画像データにおける粒状性の程度を変更する変更工程と、
   前記画像処理装置の付加手段が、前記変更工程において変更された粒状性の程度で、前記画像データに粒状性を付加する付加工程と
   を備えることを特徴とする画像処理方法。
10. 粒状性を付加するように画像データを処理するための画像処理プログラムであって、
    粒状性の程度を示す画像を生成してプレビュー表示するプレビュー表示手段と、
    前記画像データの値に応じて、前記画像データにおける粒状性の程度を変更する変更手段と、
    前記変更手段によって変更された粒状性の程度で、前記画像データに粒状性を付加する付加手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とする画像処理プログラム。