JP2010041205A - 画像補正方法および画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な処理でカラーフェリアを生じないカラー補正技術を提供する。
【解決手段】中間画像作成部71により、入力画像中の高彩度画素の画素値が無彩色に置換される。補正値算出部72は、中間画像を取得し、中間画像に基づきカラー補正値を算出する。カラー補正部73は、算出されたカラー補正値に基づき入力画像に対してカラー補正を施す。
【選択図】図4

Description

本発明は、カラー画像の補正技術に関し、特に高彩度画素を含むカラー画像の補正技術に関する。
近年のデジタル画像処理の発展に伴い、写真プリント業界を始め、ほとんどのプリント出力はデジタル画像処理を施された写真プリントに適した画像に基づいて行われている。このデジタル画像処理は、カラー補正、濃度補正、コントラスト補正の画素単位の補正をはじめとして、画像の鮮鋭化等の空間フィルタ等を用いた画質の改善を目的としている。
上述のカラー補正は、一般的なカラー画像の画素値の積算値もしくは平均値はグレーになるというエバンズの説に基づき行われている。そのため、画像中に高彩度の画素が多く含まれる場合には、その高彩度画素値を打ち消すために、カラーフェリアと呼ばれる高彩度画素値の補色が強調される現象が生じ、適正なカラー補正が行えないという問題がある。特に、緑系の高彩度画素を持つ背景中に人物が写っている画像の場合には、高彩度の緑を打ち消すために緑の補色であるマゼンタが強調されるため、人物の肌色がマゼンタ系となり、大きな問題となっている。
一方、上述のような問題を解決するために様々な検討が行われている。例えば、特徴色と特徴色以外の背景色の色補正率を異ならせる技術が提案されている(特許文献1参照)。この技術では、画像中で最も大きい面積を占める色を特徴色とし、それ以外の色を背景色として、それぞれの色補正率を異ならせている。特に特徴色の色補正率を背景色の色補正率よりも小さく、又は無補正とすることにより、特徴色の発現をより自然に近づけている。
特開2000−330221号公報(段落番号0015−0017、図3(a))
しかしながら、特許文献1の技術では、特徴色を有する画素に対する補正率は、その画素値に関わらず一律に決定されるため、特徴色の領域は十分な補正が行われないという問題を有している。また、特徴色を求めるために色毎の面積を求めなければないため、演算量が増加するという問題も有している。
本発明の課題は、上記実状に鑑み、簡易な処理でカラーフェリアを生じないカラー補正技術を提供することである。
前記課題を解決するために、本発明の画像補正方法は、入力画像に対してカラー補正を施すための補正値を算出する補正値算出ステップと、前記補正値に基づき前記入力画像に対してカラー補正を施すカラー補正ステップと、を備えた画像補正方法であって、前記入力画像中の高彩度画素を無彩色画素に置換することにより中間画像を作成する中間画像作成ステップを備え、前記補正値算出ステップは、前記中間画像に基づき補正値を算出する。
この構成では、入力画像中の高彩度画素を無彩色画素に置換した中間画像が作成され、その中間画像に基づきカラー補正のための補正値が算出される。そのため、算出された補正値は、高彩度画素を打ち消すための高彩度画素の補色の影響を受けず、カラーフェリアを生じないカラー補正を実現できる。
通常、高彩度画素の検出は所定の閾値を設定し、その閾値を超える彩度値を有する画素を高彩度画素として処理を行っている。しかし、高彩度であるか否かは所定の閾値で単純に分離できるものではないため、上述の処理を行った場合には、閾値付近の彩度値を持つ画素が多く含まれる画像の場合には、適正なカラー補正が行えない可能性がある。
そのため、本発明の画像補正方法の好適な実施形態の一つでは、前記中間画像作成ステップは、彩度値毎に予め設定されている割合に応じて高彩度画素を無彩色画素に置換する。特に、前記割合は彩度値が大きいほど大きく設定すると好適である。
この構成では、高彩度画素か否かが閾値により画一的決定されるのではなく、彩度値毎に設定されている割合に応じた画素が高彩度画素とされるため、閾値付近の彩度値を有する画素が多く含まれる画像に対しても、適正なカラー補正を行うことができる。
さらに、本発明の画像補正方法の好適な実施形態の一つでは、前記中間画像作成ステップは、前記入力画像の画素毎に乱数を生成し、当該乱数と当該画素の彩度値に対応する前記割合とに基づき当該画素を無彩色画素に置換するか否かを決定する。
この構成では、入力画像の画素に対して乱数が生成され、当該乱数が、当該画素の彩度値に対して設定されている割合を下回った場合に、当該画素が高彩度画素であると判定され、無彩色画素に置換される。これにより、各彩度値を持つ画素数を予め求める処理が不要となり、処理量を低減することができる。
さらに、本発明の画像補正方法の好適な実施形態の一つでは、前記補正値算出ステップは、ニューラルネットワークが用いられる。ニューラルネットワークは、モジュール化が進んでいるため扱いやすく、さらに多数の学習データの学習が容易であることから、好適である。
上述した本発明による画像補正方法の技術的特徴は、画像処理装置にも適用可能である。例えば、入力画像に対してカラー補正を施すための補正値を算出する補正値算出部と、前記補正値に基づき前記入力画像に対してカラー補正を施すカラー補正部と、を備えた画像処理装置であって、前記入力画像中の高彩度画素を無彩色画素に置換することにより中間画像を作成する中間画像作成部を備え、前記補正値算出部は、前記中間画像に基づき補正値を算出する。当然ながら、このような画像処理装置も上述した画像補正方法で述べた作用効果を得ることができ、さらに上述した付加的技術を組み込むことも可能である。
〔システム構成〕
本発明による画像補正技術を用いた画像処理装置の実施形態を図面に基づき説明する。図1は、本発明による画像補正技術を採用した写真プリント装置(画像処理装置の一例)の外観図である。この写真プリント装置は、印画紙Pに対して露光処理と現像処理とを行う写真プリント部としてのプリントステーション1Bと、現像済み写真フィルム2aやデジタルカメラ用メモリカード2bなどの画像入力メディアから取り込んだ撮影画像を処理してプリントステーション1Bで使用されるプリントデータの生成・転送などを行う操作ステーション1Aとから構成されている。
この写真プリント装置はデジタルミニラボとも称せられるものであり、図2に示すように、プリントステーション1Bは2つの印画紙マガジン11に納めたロール状の印画紙Pを引き出してシートカッター12でプリントサイズに切断すると共に、切断された印画紙Pに対し、バックプリント部13で色補正情報やコマ番号などのプリント処理情報を印画紙Pの裏面に印字し、プリント露光部14で印画紙Pの表面に撮影画像の露光を行い、この露光後の印画紙Pを複数の現像処理槽を有した処理槽ユニット15に送り込んで現像処理する。乾燥の後に装置上部の横送りコンベア16からソータ17に送られた印画紙P、つまり写真プリントPは、このソータ17の複数のトレイにオーダ単位で仕分けられた状態で集積される(図1参照)。
上述した印画紙Pに対する各種処理に合わせた搬送速度で印画紙Pを搬送するために、印画紙搬送機構18が敷設されている。印画紙搬送機構18は、印画紙搬送方向に関してプリント露光部14の前後に配置されたチャッカー式印画紙搬送ユニット18aを含む複数の挟持搬送ローラ対から構成されている。
プリント露光部14には、副走査方向に搬送される印画紙Pに対して、主走査方向に沿って操作ステーション1Aからのプリントデータに基づいてR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色のレーザ光線の照射を行うライン露光ヘッドが設けられている。処理槽ユニット15は、発色現像処理液を貯留する発色現像槽15aと、漂白定着処理液を貯留する漂白定着槽15bと、安定処理液を貯留する安定槽15cを備えている。
前記操作ステーション1Aのデスク状コンソールの上部位置には、写真フィルム2aの撮影画像コマから撮影画像データ(以下、入力画像と称する)を取得するフィルムスキャナ20が配置されており、デジタルカメラ等に装着される画像記録媒体2bとして用いられている各種半導体メモリやCD−Rなどから入力画像を取得するメディアリーダ21は、この写真プリント装置のコントローラ3として機能する汎用パソコンに組み込まれている。この汎用パソコンには、さらに各種情報を表示するモニタ23、各種設定や調整を行う際に用いる操作入力部として利用される操作入力デバイスとしてのキーボード24やマウス25も接続されている。
この写真プリント装置のコントローラ3は、CPUを中核部材として、写真プリント装置の種々の動作を行うための機能部をハードウエア又はソフトウエアあるいはその両方で構築しているが、図3に示されているように、本発明に特に関係する機能部としては、フィルムスキャナ20やメディアリーダ21によって取得された入力画像を取り込んで次の処理のために必要な前処理を行う画像入力部31、各種ウインドウや各種操作ボタンなどを含むグラフィック操作画面の作成やグラフィック操作画面を通じてのユーザ操作入力(キーボード24やマウス25などによる)から制御コマンドを生成するグラフィックユーザインターフェース(以下、GUIと称する)を構築するGUI部33、GUI部33から送られてきた制御コマンドや直接キーボード24等から入力された操作命令に基づいて所望のプリントデータを生成するために画像入力部31からメモリ30に転送された撮影画像に対する画像処理等を行うプリント管理部32、色補正等のプレジャッジプリント作業時にプリントソース画像や予想仕上がりプリント画像としてのシミュレート画像さらにはGUI部33から送られてきたグラフィックデータをモニタ23に表示させるためのビデオ信号を生成するビデオ制御部35、画像処理が完了した処理済み撮影画像に基づいてプリントステーション1Bに装備されているプリント露光部14に適したプリントデータを生成するプリントデータ生成部36、顧客の要望に応じて生の撮影画像や画像処理が完了した処理済み撮影画像などをCD−Rに書き込むための形式にフォーマットするフォーマッタ部37などが挙げられる。
画像入力部31は、撮影画像記録媒体がフィルム2aの場合プレスキャンモードと本スキャンモードとのスキャンデータを別々にメモリ30に記憶させ、それぞれの目的に合わせた前処理を行う。また、撮影画像記録媒体がメモリカード2bの場合取り込んだ撮影画像にサムネイル画像(低解像度データ)が含まれている場合はモニタ23での一覧表示などの目的で使用するため撮影画像の本データ(高解像度データ)とは別にメモリ30に記憶させるが、もしサムネイル画像が含まれていない場合は本データから縮小画像を作り出してサムネイル画像としてメモリ30に記憶させる。
プリント管理部32は、プリントサイズやプリント枚数などを管理するプリント注文処理ユニット40、メモリ30に展開された撮影画像に対して各種画像処理を施す画像処理ユニット50を備えている。
画像処理ユニット50には、メモリ30に展開された撮影画像に対して濃度階調補正や画像解像度(サイズ)変換などの基本的な画像処理などを行う第1画像補正ユニット60と、後述する画像補正を行う第2画像補正ユニット70とが実質的にはプログラムの形で組み込まれている。
さらに第2画像補正ユニット70は、図4に示すように、画像入力部31により取得された入力画像のサムネイル画像中の高彩度画素を無彩色画素に置換することにより中間画像を作成する中間画像作成部71、中間画像作成部71により作成された中間画像から補正値を算出する補正値算出部72、および補正値算出部72により算出された補正値に基づき入力画像に対しカラー補正を施すカラー補正部73から構成されている。
さらに、中間画像作成部71は、彩度値毎に無彩色に置換する割合(以下、置換割合と称する)を保持している置換割合テーブル71a、乱数を生成する乱数生成部71bおよび、高彩度画素であるか否かの判定対象に設定されている画素(以下、判定対象画素と称する)の彩度値に対応する置換割合を置換割合テーブル71aから取得し、取得した置換割合と乱数生成部71bにより生成された乱数とに基づき、判定対象画素が高彩度画素であるか否かを判定する置換判定部71cを備えている。
また、補正値算出部72は、補正値を出力するためのニューラルネットワークを記憶しているニューラルネットワーク部72aおよび、中間画像作成部71により作成された中間画像から、ニューラルネットワークへの入力値を生成する入力値生成部72bを備えている。
中間画像作成部71は、画像入力部によりメモリ30に記憶されたサムネイル画像を取得し、サムネイル画像中の各画素を判定対象画素に設定し、判定対象画素の彩度値を算出し、置換判定部71cに送る。一方、乱数生成部71bは乱数を生成し、置換判定部71cに送る。置換判定部71cは、判定対象画素の彩度値に対応する置換割合を置換割合テーブル71aから取得し、乱数生成部71bから取得した乱数が、置換割合テーブル71aから取得した置換割合よりも小さい場合に、判定対象画素が高彩度画素であると判定し、その旨を中間画像作成部71に送る。中間画像作成部71は、高彩度画素である旨の判定結果を取得した際には、判定対象画素を無彩色画素に置換する。
なお、本実施形態では、置換割合テーブル71aには、図5に示す特性を有する関数を離散化した値が保持されている。図5の横軸は、1.0に正規化した彩度値であり、縦軸は、彩度値に対する置換割合であり、正規化彩度値が0から第1閾値TH1までは低彩度もしくは中彩度であるとして、置換割合は0となっている。一方、第1閾値TH1から第2閾値TH2までは、高彩度と判別すべきか否かを確定することが困難な範囲であり、置換割合は正規化彩度値に比例している。他方、第2閾値TH2から1.0までは、明らかな高彩度範囲であるため、置換割合は1.0となっている。なお、本実施形態では、経験的に、第1閾値TH1は0.6、第2閾値TH2は、0.8を用いている。また、置換割合を表す関数は、図5の特性に限定されるものではなく、本発明の目的を達する限りにおいて、様々な特性の関数を用いることができる。さらに、置換割合テーブル71aは必須構成ではなく、置換割合テーブル71aに代えて、図5の関数を保持し、判定対象画素の彩度値から置換割合を算出する構成としても構わない。
上述のように作成された中間画像はメモリ30に記憶され、補正値算出部72により取得される。補正値算出部72では、まず、入力値算出部72bによりニューラルネットワークへの入力値が算出される。ニューラルネットワークへの入力値は様々な画像特徴量を用いることが可能であるが、本実施形態では、色要素(赤(R)、緑(G)、青(B))毎のヒストグラム、平均色を用いている。算出された入力値は、ニューラルネットワーク部72aに送られ、ニューラルネットワーク部72aに記憶されているニューラルネットワークの入力ノードに設定され、出力ノードから出力値が出力される。なお、本実施形態で用いるニューラルネットワークは、図6に示す構成であり、出力ノードからは、各色要素のカラーバランス値(Br、Bg、Bb)が出力される。このようにして得られた出力値は、カラー補正部73に送られる。
カラーバランス値を取得したカラー補正部73は、画像入力部31によりメモリ30に記憶された入力画像を取得し、カラーバランス値に基づき入力画像に対してカラー補正が施される。カラー補正は、様々な方法により実現することが可能であるが、本実施形態におけるカラー補正は、図7に示すxy色度平面上で行われる。xy色度平面上の点は、原点からの距離が彩度、x軸からの動径が色相に対応している。RGB空間からxy色度平面へは、x=R−0.5(G+B)、y=0.86(G−B)により変換される。この変換により、全てのRGB空間の点は、図7に実線で示すxy色度平面上の六角形内に写像されることとなる。
ここで、上述のカラーバランス値(Br、Bg、Bb)が上述の変換式により、xy平面上の点Pに写像されたとすると、点Pを無色彩に補正するとは、点Pを原点に移動させることであり、このときの並進ベクトルvがxy色度平面上での補正値となる。
カラー補正部73は、入力画像の各画素値を上述の変換式によりxy平面に写像し、xy平面上でベクトルvにより補正を行い、xy色度平面からRGB空間に逆写像を行う。なお、実際のRGB空間からのxy色度平面への写像時には、同時に明度値Vも算出されており、逆写像は(x,y,V)をRGBに変換することとなる。
このようにしてカラー補正が施された画像は、メモリ30を介してプリントデータ生成部36に送られ、プリントデータが生成された後、プリントステーション1Bによりプリント処理が行われる。
なお、色空間はこれに限定されるものではなく、HVC、HSV、La**、YCbCr等他の色空間を用いて構わず、色空間に応じたカラー補正方法を用いることができる。
以下に、図8のフローチャートを用いて、本発明に係るカラー補正の処理の流れを説明する。なお、以下の処理に先立って、メモリ30には画像入力部31により取得された入力画像およびそのサムネイル画像が記憶されており、ニューラルネットワーク部72aのニューラルネットワークは、公知の方法により学習が完了しているものとする。
まず、中間画像作成部71は、メモリ30からサムネイル画像を取得する(#01)。
次に、中間画像作成部71は、サムネイル画像の画素をラスタスキャン順に1画素ずつ判定対象画素として設定し(#02)、判定対象画素の正規化彩度値を算出する(#03)。本実施形態における彩度値の算出は、判定対象画素値をxy色度平面上に写像した点との原点との距離により求められる。ここで、RGB空間での各色要素が8ビットで表現されている場合には、xy色度平面上での最大彩度値は255となる。したがって、判定対象画素の画素値のxy色度平面上での値を(x,y)とすると、正規化彩度値はs=(x2+y21/2/255で求められる。このようにして算出された正規化彩度値は、置換判定部71cに渡される。
正規化彩度値を取得した置換判定部71cは、正規化彩度値と第1閾値TH1とを比較し(#04)、正規化彩度値が第1閾値TH1よりも大きければ(#04のYes分岐)、置換割合テーブル71aから正規化彩度値に対応する置換割合を取得する(#05)。なお、正規化彩度値に対応する置換割合が置換割合テーブル71aに設定されていない場合には、補間により正規化彩度値に対応する置換割合を算出する。
次に、置換判定部71cは、乱数生成部71bに対し乱数の生成を指示し、乱数生成部71bは、0.0から1.0までの一様乱数を生成する(#06)。生成された乱数は、置換判定部71cに渡される。
乱数を取得した置換判定部71cは、正規化彩度値と乱数を比較し(#07)、乱数が正規化彩度値を下回った場合(#07のYes分岐)に、判定対象画素が高彩度画素であると判定し、その旨を中間画像作成部71に通知する。
判定対象画素が高彩度画素である旨を取得した中間画像作成部71は、判定対象画素の画素値を無彩色画素値(255,255,255)に設定する。なお、設定する値は、白(255,255,255)に限定するものではなく、グレー(128,128,128)や黒(0,0,0)を用いても構わないし、判定対象画素の彩度を低下させた画素値等、本発明の目的を達する限りにおいて変更可能である。
次に、中間画像作成部71は、未処理画素の有無を判定し(#09)、未処理画素が存在する場合には(#09のYes分岐)、次の判定対象画素を設定する(#02)
一方、正規化彩度値が第1閾値TH1以下の場合(#04のNo分岐)または乱数が置換割合以上の場合(#07のNo分岐)には、判定対象画素は高彩度画素でないため、画素値の設定は行われず、処理は#09に移行する。
なお、#04の処理は必須ではなく、判定対象画素の正規化彩度値に関係なく置換割合を取得する構成とすることも可能であるが、#04の処理を入れることにより不要な置換割合の取得処理を回避できるため、好適である。さらに、正規化彩度値が第2閾値TH2より大きい場合に、処理を#08に移行させる構成とすると、不要な乱数生成等の処理を回避でき好適である。
上述の処理により作成された中間画像はメモリ30を介して補正値算出部72に渡される(#10)。
中間画像を取得した補正値算出部72では、まず入力値算出部72bによりニューラルネットワークの入力ノードに設定するための入力値が算出される。本実施形態では、上述のように色要素毎のヒストグラムおよび平均色が公知の方法により算出され(#11)、ニューラルネットワーク部72aに渡される。
ニューラルネットワーク部72aでは、取得した入力値をニューラルネットワークの対応する入力ノードに設定し、出力ノードからカラーバランス値(Br,Bg,Bb)を取得する(#12)。取得されたカラーバランス値は、カラー補正部73に送られる。
補正値算出部72からカラーバランス値を取得したカラー補正部73は、まずメモリ30から入力画像を取得し(#13)、カラーバランス値をxy色平面に写像し、補正ベクトルvを求める(#14)。
さらに、カラー補正部73は、入力画像の各画素の画素値をxy色度平面に写像し、xy色平面上において補正ベクトルvでカラー補正を行う。すなわち、xy色度平面上での画素値(以下、xy色度値と称する)をpとすると、カラー補正後のxy色度値はp+vで表される。カラー補正されたxy色度値は、逆変換によりRGB空間に写像され、カラー補正後の画素値とされる。この処理が全ての画素に対して行われ、カラー補正画像が生成される(#15)。
なお、本実施形態では生成された中間画像をカラー補正のための補正値算出にのみ用いているが、同時に、コントラスト補正や濃度補正等の補正値算出に用いても構わない。
〔別実施形態〕
(1)上述の実施形態では、図5に示す関数の特性に基づき判定対象画素の画素値を無彩色に置換する割合を異ならせていたが、この構成は必須ではなく、置換割合テーブル71a、乱数生成部71bおよび置換判定部71aを備えない構成とし、中間画像作成部71が判定対象画素の彩度値と所定の閾値を比較し、判定対象画素の画素値を無彩色に置換するか否かを判定する構成とすることもできる。
(2)上述の実施形態では、乱数生成部71bにより生成された乱数と置換割合に基づき、判定対象画素の画素値を無彩色に置換するか否かを判定したが、この構成は必須ではなく、各彩度値の画素数を計数した後に、各彩度値に設定された置換割合の画素の画素値を無彩色に置換する構成としても構わない。
(3)上述の実施形態では、補正値はニューラルネットワークを用いて算出したが、これに限定されるものではなく、他の統計的手法等の公知の手法を用いても構わない。
(4)上述の実施形態では、処理の高速化のため、中間画像作成および補正値算出はサムネイル画像に基づいて行われたが、これらの処理は入力画像を用いて行っても構わない。この構成では、より適正なカラー補正を実現することができ、高速な処理が要求されない場合には好適である。
本発明の実施形態における写真プリント装置の概観図 本発明の実施形態における写真プリント装置のプリントステーションの構成を示す模式図 本発明の実施形態における写真プリント装置のコントローラ内に構築される機能要素を示す機能ブロック図 本発明の実施形態における写真プリント装置に構成される第2画像補正ユニットの機能要素を示す機能ブロック図 本発明の実施形態における置換割合を規定する関数を表すグラフ 本発明の実施形態におけるニューラルネットワークの構成図 本発明の実施形態におけるxy色度平面を表す図 本発明の実施形態における処理の流れを表すフローチャート
符号の説明
30:メモリ
31:画像入力部
36:プリントデータ生成部
70:第2画像補正ユニット
71:中間画像作成部
71a:置換割合テーブル
71b:乱数生成部
71c:置換判定部
72:補正値算出部
72a:ニューラルネットワーク部
72b:入力値算出部
73:カラー補正部

Claims (6)

  1. 入力画像に対してカラー補正を施すための補正値を算出する補正値算出ステップと、
    前記補正値に基づき前記入力画像に対してカラー補正を施すカラー補正ステップと、を備えた画像補正方法であって、
    前記入力画像中の高彩度画素を無彩色画素に置換することにより中間画像を作成する中間画像作成ステップを備え、
    前記補正値算出ステップは、前記中間画像に基づき補正値を算出することを特徴とする画像補正方法。
  2. 前記中間画像作成ステップは、彩度値毎に予め設定されている割合に応じて高彩度画素を無彩色画素に置換することを特徴とする請求項1記載の画像補正方法。
  3. 前記割合は彩度値が大きいほど大きく設定されていることを特徴とする請求項2記載の画像補正方法。
  4. 前記中間画像作成ステップは、前記入力画像の画素毎に乱数を生成し、当該乱数と当該画素の彩度値に対応する前記割合とに基づき当該画素を無彩色画素に置換する否かを決定することを特徴とする請求項2又は3記載の画像補正方法。
  5. 前記補正値算出ステップは、ニューラルネットワークが用いられることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像補正方法。
  6. 入力画像に対してカラー補正を施すための補正値を算出する補正値算出部と、
    前記補正値に基づき前記入力画像に対してカラー補正を施すカラー補正部と、を備えた画像処理装置であって、
    前記入力画像中の高彩度画素を無彩色画素に置換することにより中間画像を作成する中間画像作成部を備え、
    前記補正値算出部は、前記中間画像に基づき補正値を算出することを特徴とする画像処理装置。
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CN109903230A (zh) * 2017-12-11 2019-06-18 上银科技股份有限公司 医疗除雾图像校正方法

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CN109903230A (zh) * 2017-12-11 2019-06-18 上银科技股份有限公司 医疗除雾图像校正方法
CN109903230B (zh) * 2017-12-11 2023-03-28 上银科技股份有限公司 医疗除雾图像校正方法

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