JP2011223568A - 画像処理方法及び装置、並びに画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ダイナミックレンジの異なる色空間やデバイスの間で画像を交換し、再現する際に、好ましい彩度再現を実現する階調変換を行うことができる画像処理方法及び装置並びに画像処理プログラムを提供する。
【解決手段】画像の画像データの階調特性を変換する際に、画像のＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のルックアップテーブルを用いた第１の階調特性の変換を施す第１の階調変換と、画像のＲＧＢ画素データを、輝度データ又は明度データ、及び色味のデータに変換し、変換された輝度データ又は明度データに対し、輝度データ又は明度データに対応する１次元の第２のルックアップテーブルを用いた第２の階調特性の変換を施す第２の階調変換と、を有し、第１の階調変換と第２の階調変換との重み付けを行うことにより、上記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理方法及び装置、並びに画像処理プログラム、及びその記録媒体に関し、詳しくはカラー画像の階調を変更する際に生じる彩度の変化による悪影響を抑制し、階調を変更しても、好ましい彩度再現になるようにコントロール可能な画像処理方法及び装置、並びにこのような画像処理方法をコンピュータに実施させる画像処理プログラム、及びこれを記載したコンピュータに読取可能な記録媒体に関するものである。

カメラで撮影された画像やパーソナルコンピュータ（パソコン）等で作成された画像等を、入力画像として、プリンタ等でハードコピー画像として出力したり、モニタ等にソフトコピー画像として表示する際には、入力画像の色空間（入力色空間）から、プリンタやモニタ等の出力デバイスの色空間（出力色空間）に変換することが行われている。
この際に、入力色空間と、出力色空間とのダイナミックレンジが異なる場合に、階調を圧縮、又は伸長して、出力デバイスのダイナミックレンジが有効に使われるように画像をマッピングすることが行われている。
入力色空間に比べて出力色空間が小さい場合、入力画像のシーン輝度情報を、出力デバイスの限られた輝度ダイナミックレンジに欠落することなく収めるためには、階調を圧縮する変換が必要となる。

このような階調の圧縮は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３チャンネルの入力画像信号をＲＧＢの３チャンネルの出力画像信号に変換する１次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて行われるのが一般的である。
このような階調の圧縮を行うためのＬＵＴに用いられる階調曲線（カーブ）の１例を図１１に示す。
同図に示す階調カーブは、ダイナミックレンジが５．３のＲＧＢの入力画像信号をダイナミックレンジが３．３のＲＧＢの出力画像信号に圧縮するためのもので、中間部分は、傾き４５度の直線を成し、両側で傾き緩やかになる、いわゆるＳ字カーブを成す。
このＳ字階調カーブは、中間階調を維持し、低階調部分及び高階調部分ほど強く圧縮するものであり、入力画像の輝度情報を、クランプすることなく、出力画像の輝度ダイナミックレンジに収めることができる。

一方、この他の階調圧縮の方法として、ＲＧＢ信号を輝度信号と色味信号（例えば、 Ｙｘｙ、ＹＣＣ 、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）に変換し、輝度信号Ｙ又は明度信号Ｌ^＊のみを階調カーブ（ＬＵＴ）で圧縮する方法もある。
さらに、その他の階調圧縮の方法が、特許文献１に提案されている。この特許文献１には、ＲＧＢ入力信号から輝度信号を求めて、輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換し、ガンマ変換前後の輝度信号の比を各ＲＧＢ入力信号に乗じて第１の階調補正ＲＧＢ信号を求め、ガンマ変換後の輝度信号にＲＧＢ入力信号とガンマ変換前の輝度信号との差を加えて第２の階調補正ＲＧＢ信号を求め、ガンマ変換前の輝度信号の値に応じて、第１及び第２の階調補正ＲＧＢ信号の両者の加算比率を制御して補間し、最終の階調補正ＲＧＢ出力信号を得る階調補正方法が開示されている。
特許文献１では、ＣＲＴやプリンタのダイナミックレンジ内で、効果的な明るさ調整が行え、色相や彩度の変化がない階調調整方法であるとしている。

特許２６９９７１１号公報

しかしながら、上述のＲＧＢの３チャンネルの画像信号のＬＵＴで行う方法では、同時に彩度も変化してしまうという問題があり、図１１に示すようなＳ字階調カーブを用いた圧縮では、明るい側、及び暗い側の色の彩度が低下して、好ましくないという問題があった。
すなわち、階調を圧縮、伸長する際に、グレーの階調の変化により明るさが変化するだけでなく、色の再現、すなわち、色相や彩度も変化してしまい、入力した画像データの色が、出力上で異なる印象になってしまう問題があった。
一方、ＲＧＢ信号を輝度信号と色味信号に変換し、輝度信号Ｙ又は明度信号Ｌ^＊のみを圧縮する方法では、彩度が完全に保存されるため、違和感のある色再現になってしまうという問題があった。
また、特許文献１に開示の階調補正方法は、輝度と線形関係にあるＲＧＢ値に対して、Ｙとの差分を維持する事で色相、彩度を維持する方法であるが、人間の色覚は必ずしも輝度に線形ではないため、ＲＧＢ、Ｙの変化量が大きい場合や、ＲＧＢ原色の色度点（Ｘ、Ｙ、Ｚで規定される）の位置に依存して、色相、彩度は、変化してしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、ダイナミックレンジの異なる色空間やデバイスの間で画像を交換し、再現する際に、グレー階調を変化させても、色の彩度や色相を維持する、もしくは彩度を任意にコントロールすることができ、好ましい彩度再現を実現する階調変換を行うことができる画像処理方法及び装置、並びにこのような画像処理方法をコンピュータに実施させる画像処理プログラム及びこれを記載したコンピュータに読取可能な記録媒体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、色相、彩度の調整度合いを適切にすることができる画像処理方法及び装置、並びに画像処理プログラム及びその記録媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の画像処理方法は、画像の画像データの階調特性を変換する際に、前記画像のＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のルックアップテーブルを用いた第１の階調特性の変換を施す第１の階調変換と、前記画像のＲＧＢ画素データを、輝度データ又は明度データ、及び色味のデータに変換し、変換された前記輝度データ又は明度データのみに対し、前記輝度データ又は明度データに対応する１次元の第２のルックアップテーブルを用いた第２の階調特性の変換を施す第２の階調変換と、を有し、前記第１の階調特性の変換と前記第２の階調特性の変換との重み付けを行うことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様の画像処理装置は、画像の画像データの階調特性を変換する画像処理装置であって、前記画像のＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のルックアップテーブルを用いた第１の階調特性の変換を施す第１の階調変換手段と、前記画像のＲＧＢ画素データを、輝度データ又は明度データ、及び色味のデータに変換し、変換された前記輝度データ又は明度データのみに対し、前記輝度データ又は明度データに対応する１次元の第２のルックアップテーブルを用いた第２の階調特性の変換を施す第２の階調変換手段と、を有し、前記第１の階調特性の変換と前記第２の階調特性の変換との重み付けを行うことを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、コンピュータに、上記第１の態様の画像処理方法の各ステップを実行させるための画像処理プログラムを提供するものである。
また、本発明の第４の態様は、コンピュータに、上記第１の態様の画像処理方法の各ステップを実行させるための画像処理プログラムを記載したコンピュータに読取可能な記録媒体を提供するものである。

上記各態様において、前記輝度データ又は明度データは、ＣＩＥのＸＹＺ表色系のＹ、又はＹから求められる値であるのが好ましい。
また、前記色味のデータは、ＹＣＣ表色系のＣｒ及びＣｂ、又はＸＹＺ表色系のＸ、Ｙ及びＺから求められる値であるのが好ましい。

また、前記第１の階調変換は、前記第２の階調変換に先立って行われ、入力画像の第１のＲＧＢ画素データに前記第１の階調特性の変換を施し、第２のＲＧＢ画素データを得るものであり、前記第２の階調変換は、得られた前記第２のＲＧＢ画素データを、第１の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータに変換し、変換された前記第１の輝度データ又は明度データのみに前記第２の階調特性の変換を施し、第２の輝度データ又は明度データを得、得られた前記第２の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを出力画像の第３のＲＧＢ画素データに変換するものであるのが好ましい。
また、前記第２の階調変換は、さらに、前記第２の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを第４のＲＧＢ画素データに変換し、変換された前記第４のＲＧＢ画素データのバランス調整処理を行って、前記出力画像の前記第３のＲＧＢ画素データを得るのが好ましい。

また、前記第２の階調変換は、前記第１の階調変換に先立って行われ、入力画像の第１のＲＧＢ画素データを、第３の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータに変換し、変換された前記第３の輝度データ又は明度データのみに前記第２の階調特性の変換を施し、第４の輝度データ又は明度データを得、得られた前記第４の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを第５のＲＧＢ画素データに変換するものであり、前記第１の階調変換は、得られた前記第５のＲＧＢ画素データに前記第１の階調特性の変換を施
し、出力画像の第３のＲＧＢ画素データを得るものであるのが好ましい。

また、前記第１の階調特性の変換（階調変換）と前記第２の階調変換との前記重み付けは、カラーチャートの明るさの異なる画像を用いて前記第１の階調特性の変換量と前記第２の階調特性の変換量との割合を決めることによって行うものであるのが好ましい。
また、前記第１の階調特性の変換量と前記第２の階調特性の変換量との割合を変えながら、前記明るさの異なる画像を処理し、ＣＩＥのＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間のａ^＊ｂ^＊色度を計算し、彩度を確認することにより、前記第１の階調特性の変換量と前記第２の階調特性の変換量との割合を決定するのが好ましい。
また、前記明るさの異なる画像は、カメラの露出を変えて、又は前記カラーチャートを照明する光の明るさを変えて、前記カラーチャートを撮影することにより、もしくは前記カラーチャートの画像から明るさを変えた場合の画像を計算して求めることにより、取得されるのが好ましい。

さらに、前記第１の階調変換と前記第２の階調変換との前記重み付けは、目標とする、もしくは所定の階調特性の変換と、目標とする、もしくは所定の彩度再現を得るために行うものであり、又は階調特性の変換及び／又は彩度再現の微調整のために行うものであるのが好ましい。
また、前記重み付けは、前記画像の画像データの階調特性を変換するための変換特性カーブを合成するために行われ、前記画像の画像データは、合成された前記変換特性カーブを用いて変換されるのが好ましい。
また、前記重み付けは、前記画像の画像データの階調特性の所定範囲を変換するために使用する変換カーブを変えるために行われるのが好ましい。

本発明によれば、ダイナミックレンジの異なる色空間やデバイスの間で画像を交換、再現する際に、好ましい彩度再現を実現する階調変換を行うことができる。
また、本発明によれば、カラー画像の階調を変更する際に生じる彩度の変化による悪影響を抑制し、階調を変更しても、好ましい彩度再現になるようにコントロール可能とすることができ、したがって、グレー階調を変化させても、色の彩度や色相を維持する、もしくは彩度を任意にコントロール可能することができる。
さらに、本発明によれば、色相、彩度の維持を、輝度に非線形な、より人間の知覚にあった空間でも実現可能である。そのため、ダイナミックレンジが大きく異なる色空間間のダイナミックレンジ圧縮の際にも、色相、彩度を精度良く維持した階調特性を実現可能とすることができる。
また、本発明によれば、色相、彩度の調整度合いを適切に設計することができる。

本発明の画像処理装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明の画像処理方法の一実施形態のフローを示す説明図である。 本発明に用いられる階調変換カーブの一例を示すグラフである。 本発明の画像処理方法の第１の階調特性の変換の一例を説明するためのグラフである。 本発明の画像処理方法の第２の階調特性の変換の一例を説明するためのグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ本発明の画像処理方法のＲＧＢバランス調整の一例を各色ＲＧＢについて説明するためのグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ本発明の画像処理方法の第１及び第２の階調特性の変換量の割合を決めるのに用いられるカラーチャート、明るさの異なるカラーチャート画像の色度のグラフ及び階調変換後のカラーチャート画像の色度のグラフである。 本発明の画像処理方法の他の実施形態のフローを示す説明図である。 本発明の画像処理方法の他の実施形態を実施する画像処理装置を示す説明図である。 図９に示す画像処理装置の各変換処理部による圧縮変換カーブの一例のグラフである。 階調変換カーブを示すグラフである。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る画像処理方法及び装置、並びに画像処理プログラム、及びその記録媒体を詳細に説明する。
図１は、本発明の画像処理方法を実施する本発明の画像処理装置の一実施形態の概略構成を示す模式的ブロック図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図１に示す画像処理装置で実施される本発明の画像処理方法の一実施形態のフローを示すフローチャートである。

図１に示す本実施形態の画像処理装置１０は、入力画像のＲＧＢ画像データを取得する入力画像データ取得部１２と、ＲＧＢ画像データに所定の階調変換量（圧縮伸張量）の第１の階調特性の変換処理を施して変換ＲＧＢ画像データを得る第１階調変換部１４と、ＲＧＢ画像データを、輝度データ（Ｙ）又は明度データ（Ｌ^＊）と色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）とに測色変換する測色変換部１６、輝度データ又は明度データ（Ｙ又はＬ^＊）に所定の階調変換量（圧縮伸張量）の第２の階調特性の変換処理を施す輝度階調変換部１８及び階調変換された輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）及び変換されていない無変換色味データ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）を、ＲＧＢ画像データに逆変換する逆変換部２０を備える第２階調変換部２２と、ＲＧＢ画像データのＲＧＢバランス調整を行って出力画像のＲＧＢ画像データを得るＲＧＢバランス調整部２４と、このＲＧＢ画像データを図示しない外部の画像出力装置に出力する出力画像データ出力部２６と、第１階調変換部１４及び第２階調変換部２２の輝度階調変換部１８の階調変換量の割合や、第１階調変換部１４、輝度階調変換部１８及びＲＧＢバランス調整部２４で使用するＬＵＴを記憶しているメモリ２８と、を有する。
本発明では、画像データ（ＲＧＢ、ＸＹＺ、ＹＣＣ、又はＬ^＊ａ^＊ｂ^＊）、輝度データ（Ｙ）、明度データ（Ｌ^＊）及び色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ、又はａ^＊ｂ^＊）は、それぞれ画像に関するデータである時には、当該画像の各画素毎のデータ、すなわち各画素毎の画像データ、輝度データ、明度データ及び色味のデータを表すものとする。

本実施形態の画像処理装置１０においては、第１階調変換部１４における第１の階調特性の変換処理（以下、階調変換処理という）を、図１に実線でかつ図２（Ａ）に示すように、第２階調変換部２２における第２の階調変換処理に先立って行っても良いし、逆に、図１に点線でかつ図２（Ｂ）に示すように、第２階調変換部２２における第２の階調変換処理の後で行っても良い。
まず、図１及び図２（Ａ）に示す、第１の階調変換処理を先に、第２の階調変換処理をその後に行う本発明の第１の実施形態の画像処理方法について説明する。

図示例の画像処理装置１０によって実施される第１の実施形態の画像処理方法においては、図１及び図２（Ａ）に示すように、予め、メモリ２８内には、初期値又は設定値として、目標階調もしくは所定階調、又は、目標階調もしくは所定階調となる全体の階調変換量、第１の階調変換量（圧縮伸張量）と第２の階調変換量の割合、この割合に応じた第１の階調変換処理（ＲＧＢ階調変換処理）で使用する第１のＬＵＴ（ＲＧＢ−ＬＵＴ）１４ａ及び第２の階調変換処理（輝度階調変換処理）で使用する第２のＬＵＴ（輝度ＬＵＴ）１８ａ並びにＲＧＢバランス調整処理で使用する第３のＬＵＴ（ＲＧＢバランス調整ＬＵＴ）２４ａ等が記憶されており、前処理として、第１、第２及び第３のＬＵＴ１４ａ、１８ａ及び２４ａが、それぞれ第１階調変換部１４、輝度階調変換部１８及びＲＧＢバランス調整部２４に設定されている（ステップＳ１０）。

なお、第１及び第２のＬＵＴ１４ａ及び１８ａは、最終的に目標とする、もしくは所定の階調変換量（階調圧縮伸張量）に対し、ＲＧＢ階調変換及び輝度階調変換（Ｙ又は Ｌ^＊）のそれぞれの階調変換量をある割合で割り振ることによって得られたものである。なお、この階調変換量の割合は、可変とすることができる。この階調変換量を割り振る割合の決め方については、後述する。
以下では、メモリ２８内に、初期値又は設定値として目標階調が設定されている場合を代表例として説明するが、本発明は特に目標階調に限定されず、設定されているのが、所定階調であっても、任意の階調であっても良い。また、本発明は、特に設定せずに微調整するような場合や、階調特性の変換及び／又は彩度再現の微調整のために行う場合にも適用可能なことは言うまでもない。

本発明の画像処理である階調変換が開始されると、まず、図２（Ａ）のステップＳ１２において、入力画像データ取得部１２によって入力画像のＲＧＢ画素データであるＲＧＢ画像データ（以下、第１のＲＧＢ画像データという）が取得される。
次に、ステップＳ１４において、第１階調変換部１４によって、こうして取得された第１のＲＧＢ画像データに、ＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のＬＵＴ（ＲＧＢ−ＬＵＴ）１４ａを用いた、予め設定された階調変換量の第１の階調変換処理が施され、ＲＧＢ画素データで階調変換された第２のＲＧＢ画像データが生成される。すなわち、第１階調変換部１４は、第１の階調変換処理としてＲＧＢ空間で階調変換を行うものである。

次に、ステップＳ１６では、第２階調変換部２２の測色変換部１６によって、こうして生成された第２のＲＧＢ画像データが測色変換（輝度、色味変換）され、ＣＩＥのＸＹＺ表色系やＮＳＴＣ方式のＹＣＣ表色系等の輝度データ（Ｙ）と色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ（Ｃｒ、Ｃｂ））に、又はＣＩＥのＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系等の明度データ（Ｌ^＊）と色味データ（ａ^＊ｂ^＊）が生成される。
次に、ステップＳ１８では、第２階調変換部２２の輝度階調変換部１８によって、こうして変換された輝度データ又は明度データ（以下、輝度データで代表する）（Ｙ又はＬ^＊）に、１次元の第２のＬＵＴ（輝度ＬＵＴ）１８ａを用いた、予め設定された階調変換量の第２の階調変換処理が施され、階調変換された第２の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）が生成される。すなわち、輝度階調変換部１８は、第２の階調変換処理として、輝度−色差領域で階調変換を行うものである。

なお、ステップＳ２０では、色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）は、輝度階調変換部１８によって変換されないので、変換されていない無変換色味データ（ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）として輝度階調変換部１８をスルーする。
次に、ステップＳ２２では、第２階調変換部２２の逆変換部２０によって、こうして階調変換された第２の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）及び変換されていない無変換色味データ（ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）が逆変換され、ＲＧＢ画像データ（以下、第４のＲＧＢ画像データという）が生成される。

次に、ステップＳ２４では、ＲＧＢバランス調整部２４によって、こうして逆変換された第４のＲＧＢ画像データに、ＲＧＢ画素データに対応する１次元の第３のＬＵＴ（ＲＧＢバランス調整ＬＵＴ）２４ａを用いたＲＧＢバランス調整が行われ、出力画像のＲＧＢ画像データ（以下、第３のＲＧＢ画像データという）が生成される。
最後に、ステップＳ２６では、出力画像データ出力部２６から、こうして生成された第３のＲＧＢ画像データが、図示しない外部のプリンタ等の印刷装置や、モニタやディスプレイ等の表示装置などの外部の画像出力装置に出力画像として出力される。
こうして得られた出力画像は、入力画像から、色相や彩度が好ましく維持されて、目標階調に階調変換（圧縮伸張）された好ましい色再現が実現された画像である。

なお、その他の実施形態として、図１及び図２（Ｂ）に示す、第２の階調変換処理を先に、第１の階調変換処理をその後に行う本発明の第２の実施形態の画像処理方法について説明する。
まず、図２（Ｂ）のステップＳ３０において、図２（Ａ）のステップＳ１０と同様に、前処理として、第１、第２及び第３のＬＵＴ１４ａ、１８ａ及び２４ａが、それぞれ第１階調変換部１４、輝度階調変換部１８及びＲＧＢバランス調整部２４に設定されている。
本発明の画像処理である階調変換が開始されると、まず、図２（Ｂ）のステップＳ３２において、図２（Ａ）のステップＳ１２と同様に、入力画像データ取得部１２によって入力画像の第１のＲＧＢ画像データが取得される。

次に、ステップＳ３４では、第２階調変換部２２の測色変換部１６によって、第１のＲＧＢ画像データが測色変換（輝度、色味変換）され、第３の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）と色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）とが生成される。
次に、ステップＳ３６では、第２階調変換部２２の輝度階調変換部１８によって、第３輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）に、第２のＬＵＴ（輝度ＬＵＴ）１８ａを用いた第２の階調変換処理が施され、階調変換された第４の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）が生成される。
なお、ステップＳ３８では、色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）は、変換されていない無変換色味データ（ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）として輝度階調変換部１８をスルーする。
次に、ステップＳ４０では、第２階調変換部２２の逆変換部２０によって、第４の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）及び無変換色味データ（ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）が逆変換され、ＲＧＢ画像データ（以下、第５のＲＧＢ画像データという）が生成される。

次に、ステップＳ４２では、第１階調変換部１４によって、第５のＲＧＢ画像データに対し、ＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のＬＵＴ（ＲＧＢ−ＬＵＴ）１４ａを用いた第１の階調変換処理が施され、ＲＧＢ画素データで階調変換された出力画像の第３のＲＧＢ画像データが生成される。
最後に、ステップＳ４４では、出力画像データ出力部２６から、こうして生成された第３のＲＧＢ画像データが、図示しない外部の画像出力装置に出力画像として出力される。
こうして得られた出力画像は、第１実施形態と同様に、入力画像から、色相や彩度が好ましく維持されて、目標階調に階調変換（圧縮伸張）された好ましい色再現が実現された画像である。

上述した実施形態では、ＲＧＢ画像データ（ＲＧＢ画素データ）におけるＲＧＢデータ値として、光のスペクトルを赤色、黄色、青色の３チャンネルに分解した量を用いているが、本発明はこれに限定されず、光のスペクトルを一次独立な３チャンネルに分解した量であれば如何なるものを用いても良いし、又はそれを階調変換した値（γ乗あるいは対数など）、例えば、ＣＩＥのＸＹＺ表色系のＸＹＺデータ値を用いても良い。すなわち、本発明では、ＲＧＢ値は、光のスペクトルを一次独立な３チャンネルに分解した量、又はそれを階調変換した値として定義できる。
ＲＧＢ画像データとしてＸＹＺ画像データを用いる場合には、図２（Ａ）に示す第１の実施形態のステップＳ１６、及び図２（Ｂ）に示す第２の実施形態のステップＳ３４の測色変換は、ＸＹＺ画像データから、輝度データとしてＹ、色味のデータとしてｘｙを算出する変換処理であり、図２（Ａ）に示す第１の実施形態のステップＳ２２、及び図２（Ｂ）に示す第２の実施形態のステップＳ４０の逆変換は、輝度データＹ、色味のデータｘｙから、ＸＹＺ画像データを算出する変換処理である。

上述したように、第１階調変換部１４は、第１の階調変換処理としてＲＧＢ空間で階調変換を行うものである。この第１階調変換は、上述したように、画素データを欠落させることなく、グレー階調を変化させることができる。しかし、この第１階調変換だけでは、色相や彩度も変化してしまい、例えば、階調を圧縮する場合に、明るい側及び暗い側の彩度の低下を招くものであり、入力画像の色が出力上で異なる印象になってしまうものである。
一方、輝度階調変換部１８は、上述したように、第２の階調変換処理として、輝度−色差領域で階調変換を行うものである。この第２階調変換も、画素データを欠落させることなく、グレー階調を変化させることができる。しかし、この第２階調変換だけでは、彩度が完全に保存されるため、違和感のある色再現になってしまうものである。
このため、本発明では、目標とする階調変換量、例えば目標圧縮量を、色相や彩度が変化しないように維持し、特に、彩度が低下することがなく、違和感を招くことがないように、ＲＧＢ空間で階調変換する第１階調変換量と、輝度−色差領域で階調変換する第２階調変換量とに割り振るのである。

すなわち、本発明の画像処理方法においては、上記の第１の実施形態でも、第２の実施形態でも、第１のＬＵＴ１４ａであるＲＧＢ−ＬＵＴによる第１の階調変換（ＲＧＢ圧縮伸張）と、第２のＬＵＴ１８ａである輝度ＬＵＴによる第２の階調変換（輝度圧縮伸張）とを組み合わせて、その重みを付けることにより、目標とする階調への階調変換（圧縮伸張）と、好ましい彩度再現とを両立させて実現することができる。その結果、好ましい色再現を実現することができる。特に、第１及び第２の階調変換の重み付けを可変とすることにより、より好ましい色再現を実現することができる。
なお、第１及び第２の階調変換の組み合わせ、及びその重み付けは、ＲＧＢ圧縮伸張と輝度圧縮伸張とを合成した時に、目標階調となるようにすればよい。本発明では、ＲＧＢ−ＬＵＴと輝度ＬＵＴは、合成した時に目標階調となる条件下で、自由に設計可能である。

また、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す第１及び第２の実施形態の画像処理方法の各フロー順は、それぞれ入力画像から出力画像を得るために予め設定されているのが良いが、本発明はこれに限定されず、第１及び第２の実施形態の２つの変換フロー順に適した状況を、自動判別して２つの変換フロー順を使い分けるようにしても良い。
また、第１及び第２の階調変換の組み合わせ、及びその重み付けは、写真や、印刷や、映画や、ディスプレイ等の特有の状況や目的に応じて行うのが好ましく、このような状況や目的に必要な組み合わせや重み付けであっても良い。

以下に、図２（Ａ）に示す第１実施形態の画像処理方法を、入力画像（ＲＧＢ画像データ）に対して階調を圧縮する場合について、実施例を挙げて具体的に説明する。
入力のダイナミックレンジ（Ｄ.Ｒ.）がＬｏｇ１０（輝度レンジ）＝６、即ち１００万：１の輝度比を持ち、出力のデバイスがＬｏｇ１０（輝度レンジ）＝４、即ち１万：１の輝度比を持つとする。
最終的には、Ｄ.Ｒ.を６から４へ圧縮しなければならない。
画像データのＲＧＢ値は、輝度に対してγがかかった状態になっている場合が一般的であるが、その場合には、γを戻して輝度の領域のデータに変換することが好ましい。
ｒ = Ｒ^{（１／γ）}
ｇ = Ｇ^{（１／γ）}
ｂ = Ｂ^{（１／γ）}

図３は、入力から出力へ、ダイナミックレンジ圧縮をする際の、階調変換カーブを示している。階調変換の際には、中間の明るさの領域は傾きが１に近く、白及び黒に向かうにつれ傾きが減少する、いわゆるＳ字のカーブ特性を使用することが一般的である。この特性の特徴は、中間の明るさ領域の色再現が変化しないことである。
入力から出力への階調変換カーブは、グレー（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）の画像データを使って評価を行いながらチューニングしていくのが良い。
ここで、設計したカーブを、カーブＡとする。
図３は、入力グレー（ｒ＝ｇ＝ｂ）に対する出力グレーが、ｒ＝ｇ＝ｂとなり、３本のカーブは、全く同じ状態で示されているが、出力グレーは、ｒ≠ｇ≠ｂであっても良く、その場合は、ＲＧＢの色毎に３本の異なるカーブを作成すれば良い。

次に、上記で設計した階調圧縮の全圧縮量を、ＲＧＢ空間で行う圧縮量と、輝度−色差領域（空間）で行う圧縮量とに割り振る。全圧縮量の割り振り方、及び階調カーブの形状は、両者の階調変換を合成した際に、上記で設計した階調カーブＡとなるという範囲で、任意に設定可能である。しかしながら、単純な方法として、図４に示すように、圧縮無しの点線で示す４５度の直線と、最終的に得たい圧縮階調カーブＡとの間で線形に割合を変える方法を示す。図４内の細い実線は、全階調圧縮量の半分の階調圧縮量を設定した例である。
この半分に圧縮調整した階調カーブをカーブＢと呼ぶ。図４に示すように、このカーブＢの入力のダイナミックレンジ（ＤＲ）は、ＤＲ＝６であり、出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）は、ＤＲ＝５となり、点線で示す４５度の直線の出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）の６と、カーブＡの出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）の４との中間となる。

カーブＢの圧縮量を、ＲＧＢ空間で行うか、輝度−色差空間で行うかは任意であるが、ここでは、ＲＧＢ空間で行う方法を説明する。
図２（Ａ）に示すステップＳ１４において、図１に示す第１変換処理部１４で、ＲＧＢ空間（領域）で階調変換を行う場合には、カーブＢの形状のＬＵＴ（ルックアップテーブル）を第１のＬＵＴ１４ａとして作成して、この第１のＬＵＴ１４ａを入力画像の画像データに施せば良い。
カーブＢの第１のＬＵＴは、ＲＧＢの色毎に作成し、色毎に処理するのが良い。

次に、残りの圧縮を輝度−色差空間で行うために、ステップＳ１６において、第２変換処理部２２の測色変換部１６で、ステップＳ１４で階調変換されたＲＧＢ信号（画像データ）を、輝度−色差空間へ変換する。
ｒｇｂの値は、既にγを戻して、輝度に比例した値になっているので、ＣＩＥの３刺激値ＸＹＺへマトリックス演算で変換できる。
例えば、ＲＧＢ信号が、ｓＲＧＢ色空間の場合には、まず、ＲＧＢ信号を下記式でｓＲＧＢ信号に変換する。

こうして得られたｓＲＧＢ信号から下記式を用いて、
r=RsRGB、 g=GsRGB、 b=BsRGB
として、ＸＹＺを計算することができる。

ＸＹＺ色空間では、輝度はＹとなり、色度は、ｘ及びｙは、
ｘ = Ｘ／（Ｘ+Ｙ+Ｚ）
ｙ = Ｙ／（Ｘ+Ｙ+Ｚ）
で計算できる。
ステップＳ１８において、輝度領域で階調変換を行う場合には、第２変換処理部２２の輝度階調変換部１８で、輝度Ｙに変換を施した上で、ｘ、ｙが変化しないようにＸとＺを計算し直せばよい。

ステップＳ１８において、色味の変化抑制の精度を上げるために、色空間としてより均等なＬ^＊ａ^＊ｂ^＊を使う例を示す。ＸＹＺ表色系からＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系への変換は、以下の通りである。
ここで、Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎは規格化の値であり、白色のＸＹＺ値を使用する。
なお、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間の場合には、Ｌ^＊を圧縮して、ａ^＊ｂ^＊を変化させないように制御をすればよい。即ち、Ｌ^＊によってＹの値が変化するので、ａ^＊ｂ^＊が変化しないよう、Ｘ及びＺを計算しなおせば良いことになる。

なお、輝度による階調変換カーブは、次のようにして求めることができる。
階調カーブＡ及びＢの出力ＲＧＢをＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間に変換する。
Ｌ^＊同士をグラフにしたものが図５である。
図５に示すように、両者の関係は１本のカーブとなり、このカーブが、Ｌ^＊を圧縮するためのＬＵＴそのものとなる。これをカーブＣと呼ぶ。
図５に示すように、このカーブＣの入力（カーブＢの出力Ｌ^＊）のダイナミックレンジ（ＤＲ）は、カーブＢの出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）であるので、ＤＲ＝５であり、出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）は、カーブＡの出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）であるので、ＤＲ＝４となる。
先の図４とこの図５とを合成することにより、入力のダイナミックレンジ（ＤＲ）が６であり、出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）が４であるカーブＡの入出力のダイナミックレンジ（ＤＲ）６及び４と一致する。
次に、ステップＳ２２において、第２変換処理部２２の逆変換部２０で、ステップＳ１８で階調変換された輝度信号（輝度データ）及び無変換色味信号を、ＲＧＢ空間へ逆変換する。

最後に、ステップＳ２４において、ＲＧＢバランス調整部２４で、ステップＳ２２で逆変換されたＲＧＢ信号（画像データ）を、ＲＧＢバランスを調整する。
入力グレーに対する出力のＲＧＢ値のバランスを微調して合わせる制御を行う。
すなわち、これまで作成したカーブＢにｒ＝ｇ＝ｂのグレーデータを入力し、その出力値をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊に変換後、そのＬ^＊をカーブＣで処理する。処理後のＬ^＊からＹを求め、ａ^＊ｂ^＊が変化しないように、Ｘ及びＺを求める。求められたＸＹＺをＲＧＢに変換する。
上記手順で求められたＲＧＢを横軸に、カーブＡにｒ＝ｇ＝ｂのグレーを入力した際の出力ＲＧＢを縦軸にグラフにしたものが図６（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）である。
図６（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ＲＧＢのそれぞれにおいて、カーブＣの出力をカーブＡの出力に変換する特性になっており、これがＲＧＢ値のバランスを微調して合わせるためのＲＧＢ各色のＬＵＴとなる。

上記では、図２（Ａ）に示す第１の実施形態のような、最初にＲＧＢ圧縮してから、輝度で圧縮する場合の処理の流れを説明したが、逆に、図２（Ｂ）に示す第２の実施形態のような、輝度で圧縮してからＲＧＢで圧縮することも可能である。
その場合には、ＲＧＢバランス調整部２４での最後のＲＧＢバランス調整ＬＵＴが不要になる。
なお、測色変換部１６におけるＲＧＢから輝度及び色差への変換は、上述したＹ及びｘｙや、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊への変換に限定されず、例えば、ＮＴＳＣ信号ＹＣＣを用いても良い。
ここで、ＹＣＣは、下記式から求めることができる。
輝度 Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋１１Ｂ
色差１ Ｃｒ＝Ｒ−Ｙ
色差２ Ｃｂ＝Ｂ−Ｙ

上述したように、本発明では、目標とする階調変換量、例えば目標圧縮量を、色相や彩度が変化しないように維持し、特に、彩度が低下することがなく、違和感を招くことがないように、ＲＧＢ空間で階調変換する第１階調変換量と、輝度−色差領域で階調変換する第２階調変換量とに割り振るのである。
全体の階調変換量を、第１階調変換量と第２階調変換量とに割り振る割合は、色相や彩度が変化しないように維持し、特に、彩度が低下することがなく、違和感を招くことがないように決めることができればどのように決めても良いが、例えば、一例として、以下のようにして決めることができる。

ここでは、例えば、図７（Ａ）に示すような、ＲＧＢＣＭＹの６色の矩形のカラーパッチを持つカラーチャート３０を用い、その明るさを変えた画像を使用して、ＲＧＢ空間での圧縮と輝度−色差空間での圧縮との割合を決めるものである。
ここで、明るさの異なるカラーチャート画像は、
１．カメラの露出を変えて、カラーチャート３０を撮影することにより取得される。
２．カラーチャートを照射する光の明るさを変えて、カラーチャート３０を撮影することにより取得される。
３．カラーチャート画像から、明るさを変えた場合の画像を計算により求めること等により取得される。
こうして得られたカラーチャート画像を、圧縮割合の初期値で処理し、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間のａ^＊−ｂ^＊色度を計算し、彩度を確認する。これを繰り返して、ＲＧＢによる圧縮と輝度圧縮との割合を調整して、彩度が適当な値となるようにする。

例えば、カラーチャート３０のＲＧＢＣＭＹの６色のカラーパッチを標準露出で撮影して、６種類のカラーパッチのノーマル撮影画像を取得し、図７（Ｂ）に示す色度座標（色度グラフ）上に黒丸でプロットする。一方、カラーチャート３０のＲＧＢＣＭＹの６色のカラーパッチを標準露出の２段オーバーで撮影して、６種類のカラーパッチの２段オーバー撮影画像を取得し、図７（Ｂ）に示す色度座標上に白丸でプロットする。
図７(Ｂ)に示されるように、色度座標上において、カラーチャート３０のＲＧＢＣＭＹの６色のカラーパッチの２段オーバー撮影画像は、全て、ノーマル撮影画像に比べて座標中心側に外れており、彩度が低下していることが分かる。

この露出２段オーバー撮影画像の明るさとノーマル撮影画像の明るさの差が、全階調変換量、例えば全階調圧縮量に相当するとき、ＲＧＢによる圧縮と輝度圧縮との割合を変えて、本発明の画像処理方法を行い、６色のカラーパッチの出力画像のＲＧＢ画像データを求め、図７（Ｂ）に示す色度座標上にプロットし、６色のカラーパッチのノーマル撮影画像のプロット点と、２段オーバー撮影画像のプロット点とがほぼ重なって、彩度が維持されるような割合を求める。
こうして、全階調圧縮量をＲＧＢによる圧縮と輝度圧縮とに割り振る割合を、彩度を低下させることがないように決めることができる。
上述した例では、露出２段オーバー撮影とノーマル撮影の画像の明るさの差、すなわち彩度調整の初期状態を、全階調変換量としているが、本発明はこれに限定されず、彩度調整の初期状態は、全階調圧縮量でなくても良く、ＲＧＢ階調変換（ＲＧＢによる圧縮）と輝度階調変換（輝度圧縮）との比率（割合）を任意の値で行って良いことはもちろんである。

また、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す第１及び第２の実施形態の画像処理方法では、入力画像に第１の階調変換（ＲＧＢ階調変換）と第２の階調変換（輝度階調変換）とのいずれか一方を先に、他方をその後に行っているが、本発明はこれに限定されず、両者を並列処理として並列して行い、その後に両変換値を重み付け加算しても良い。
図８に、このような、本発明の画像処理方法の第３の実施形態のフローを示す。
図８に示す本発明の第３の実施形態の画像処理方法について説明する。
なお、図８に示す第３の実施形態の画像処理方法は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す第１及び第２の実施形態の画像処理方法のステップＳ１２〜Ｓ１４、及びステップＳ３２〜Ｓ４０、４４と同様のステップを用いるものであるので、同様のステップの同様の処理の説明は省略し、主として異なる点について説明する。本実施形態では、図１に示すＲＧＢバランス調整部２４は、重み付け加算部として機能する。

まず、図８のステップＳ５０において、図２（Ａ）のステップＳ１０と同様に、前処理として、第１及び第２のＬＵＴ１４ａ及び１８ａが、それぞれ第１階調変換部１４及び輝度階調変換部１８に設定されている。しかしながら、本実施形態では、メモリ２８内に記憶されている第１及び第２のＬＵＴ１４ａ及び１８ａは、図２（Ａ）のステップＳ１０と異なり、第１の階調変換量と第２の階調変換量の割合に依存するものではない。
また、本実施形態では、ＲＧＢバランス調整部２４における重み付け加算に使用される重み付け係数がメモリ２８内に記憶されており、前処理として、重み付け係数がメモリ２８から読み出されて、ＲＧＢバランス調整部２４に設定されている。
なお、重み付け係数は、第１の階調変換量と第２の階調変換量の割合に応じたものであり、第１の階調変換処理画像データと第２の階調変換処理画像データとの重み付け加算に使用されるものである。

本実施形態の画像処理である階調変換が開始されると、まず、図８に示すステップＳ５２において、図２（Ａ）のステップＳ１２及び図２（Ｂ）のステップＳ３２と同様に、入力画像データ取得部１２によって入力画像の第１のＲＧＢ画像データが取得される。
次に、ステップＳ５４において、図２（Ａ）のステップＳ１４と同様に、第１階調変換部１４によって、第１のＲＧＢ画像データに、第１のＬＵＴ１４ａを用いた第１の階調変換処理が施され、第２のＲＧＢ画像データが生成される。こうして生成された第２のＲＧＢ画像データは、図１に２点鎖線で示すように、第１階調変換部１４からＲＧＢバランス調整部２４に送られ、重み付け加算に供される。

一方、本実施形態では、ステップＳ５６〜Ｓ６２の第２の階調変換処理は、ステップＳ５４の第１の階調変換処理と並列して行われる。
まず、ステップＳ５６では、図２（Ｂ）のステップＳ３４と同様に、第２階調変換部２２の測色変換部１６で、第１のＲＧＢ画像データから、第３の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）と色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）とが生成される。
次に、ステップＳ５８では、図２（Ｂ）のステップＳ３６と同様に、第２階調変換部２２の輝度階調変換部１８で、第３輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）に、第２の階調変換処理が施され、第４の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）が生成される。

なお、ステップＳ６０では、図２（Ｂ）のステップＳ３８と同様に、色味のデータ（ｘｙ、ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）は、輝度階調変換部１８をスルーする。
次に、ステップＳ６２では、図２（Ｂ）のステップＳ４０と同様に、第２階調変換部２２の逆変換部２０で、第４の輝度データ（Ｙ又はＬ^＊）及び無変換色味データ（ＣＣ又はａ^＊ｂ^＊）から、第５のＲＧＢ画像データが生成される。こうして生成された第５のＲＧＢ画像データは、図１に示すように、第２階調変換部２２からＲＧＢバランス調整部２４に送られ、重み付け加算に供される。

次に、ステップＳ６４では、ＲＧＢバランス調整部２４で、ステップＳ５４（第１階調変換部１４）から送られた第２のＲＧＢ画像データと、ステップＳ６２（第２階調変換部２２）から送られた第５のＲＧＢ画像データとが、ＲＧＢバランス調整部２４に第１の階調変換量と第２の階調変換量の割合に応じて設定されていた重み付け係数を使用して重み付け加算され、出力画像の第３のＲＧＢ画像データが生成される。
最後に、ステップＳ６６では、図２（Ａ）のステップＳ２６及び図２（Ｂ）のステップＳ４４と同様に、出力画像データ出力部２６から、こうして生成された第３のＲＧＢ画像データが、外部の画像出力装置に出力画像として出力される。
こうして得られた出力画像も、第１及び第２実施形態と同様に、入力画像から、色相や彩度が好ましく維持されて、目標階調に階調変換（圧縮伸張）された好ましい色再現が実現された画像である。

上述した第１〜第３の実施形態では、第１の階調（ＲＧＢ階調）変換処理及び第２の階調（輝度階調）変換処理をそれぞれ１回使用するものであるが、本発明はこれに限定されず、第１及び第２の階調変換処理の少なくとも一方を２回以上行っても良いし、その順序もどのような順序で行っても良い。
図９に、このような、本発明の第４の実施形態の画像処理方法を実施する画像処理装置を示し、図１０に、図９に示す画像処理装置の各変換処理部による圧縮変換カーブの一例のグラフを示す。

図９及び図１０に示す本発明の第４の実施形態の画像処理装置の各変換処理について説明する。
図９に示す画像処理装置７０は、入力画像（ＲＧＢ画像データ）が取得される入力色空間ＩＣＳから、出力画像（ＲＧＢ画像データ）を出力する出力色空間ＯＣＳへの色空間の変換に係るもので、入力色空間ＩＣＳから標準出力色空間ＳＯＣＳに変換する標準出力色変換（ＲＲＴ：reference rendering transform）部７２と、標準出力色空間ＳＯＣＳから出力色空間ＯＣＳに変換する出力デバイス色変換（ＯＤＴ：output device transform）部７４と、ＲＲＴ部７２及びＯＤＴ部７４の各圧縮部（８０、８２、８４）における、全階調圧縮量に対する各圧縮量の割合を設定するための割合設定部７６とを有する。

ここで、ＲＲＴ部７２は、入力色空間ＩＣＳに対して線型変換を行い、前段標準出力色空間ＰＯＣＳとする前処理変換部７８と、前段標準出力色空間ＰＯＣＳに対してＲＧＢによる圧縮を行う第１圧縮部８０と、第１圧縮部８０によって圧縮された色空間に対してＹＣＣによる輝度圧縮を行い、標準出力色空間ＳＯＣＳとする第２圧縮部８２とを有する。
一方、ＯＤＴ部７４は、標準出力色空間ＳＯＣＳに対して２段目のＲＧＢによる圧縮を行い、デバイス依存の出力色空間ＯＣＳとする第３圧縮部８４を有する。

ここで、前処理変換部７８による変換は、図１０に点線で示される直線である圧縮変換カーブａで表わされる線型変換である。
図示例の場合には、入力画像データが濃度が負となる極めて明るいものを含んでいる。この負の濃度領域は、出力デバイスでは再現できない濃度領域となるので、本実施形態の画像処理方法では、圧縮変換カーブ（直線）ａの少なくとも負の濃度領域にある部分を、最終的に濃度０となるように滑らかにかつ適切な彩度となるように彩度をコントロールして圧縮する必要がある。
このため、本発明では、第１、第２、及び第３圧縮部による３段階圧縮を行っている。

まず、第１圧縮部８０による１段目のＲＧＢによる圧縮変換は、図１０に点線で示される圧縮変換カーブ（直線）ａから１点鎖線で示される圧縮変換カーブｂに変換する処理であり、彩度を低下させながら、濃度（Ｌｏｇ１０Ｙ）１の近傍から滑らかに圧縮変換カーブ（直線）ａの負の濃度域を大きく持ち上げて濃度０に近づけている。
次に、第２圧縮部８２によるＹＣＣによる輝度圧縮変換は、図１０に１点鎖線で示される圧縮変換カーブｂから２点鎖線で示される圧縮変換カーブｃに変換する処理であり、彩度を保存しながら圧縮変換カーブｂの負の濃度域を少し持ち上げてさらに濃度０に近づけている。
これらの第１圧縮部８０による１段目のＲＧＢによる圧縮及び第２圧縮部８２によるＹＣＣによる輝度圧縮は、ＲＲＴ部７２によるＲＲＴ処理として行われる。

最後に、第３圧縮部８４による２段目のＲＧＢによる圧縮変換は、図１０に２点鎖線で示される圧縮変換カーブｃから実線で示される圧縮変換カーブｄに変換する処理であり、適切な彩度となるように彩度をコントロールしながら圧縮変換カーブｃの負の濃度域を濃度０以上に持ち上げ、最終的に的に０とする。
この第３圧縮部８４による２段目のＲＧＢによる圧縮は、ＯＤＴ部７４によるＯＤＴ処理として行われる。
こうして得られた出力画像の圧縮変換カーブｄ（出力色空間）は、入力画像から、色相や彩度が好ましく維持されて、目標階調に階調変換（圧縮）された好ましい色再現が実現された画像である。

図示例においては、最初にＹＣＣによる輝度圧縮を行うと、彩度の高い領域で彩度をコントロールする必要があり、コントロールが難しくなるので、１段目のＲＧＢによる圧縮の後に、ＹＣＣによる輝度圧縮を行うのが好ましい。このように、図示例では、１段目及び２段目のＲＧＢによる圧縮の間に、ＹＣＣによる輝度圧縮を行っているが、本発明はこれに限定されず、入力画像のシーンの色空間及び再現目標の色空間に応じて、ＲＧＢによる圧縮及びＹＣＣによる輝度圧縮の回数、並びにそれらの順序を適宜決定すれば良い。
ここで、全階調圧縮量に対する、第１圧縮部８０による１段目のＲＧＢによる圧縮、第２圧縮部８２によるＹＣＣによる輝度圧縮、及び第３圧縮部８４による２段目のＲＧＢによる圧縮の各圧縮量の割合は、予め、割合設定部７６によって、各圧縮部に設定されている。
図示例においては、１段目のＲＧＢによる圧縮の圧縮量が最も大きく、次のＹＣＣによる輝度圧縮の圧縮量が最も小さいことが好ましいが、本発明はこれに限定されず、各圧縮の圧縮量の割合は、入力画像のシーン及びこれに対する再現目標に応じて適宜決定すれば良い。

また、図１に示す実施形態の画像処理装置１０、及び、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す第１及び第２の実施形態の画像処理方法は、いずれも、入力画像に第１の階調変換（ＲＧＢ階調変換）及び第２の階調変換（輝度階調変換）を重み付けして施して出力画像を得るためのものであるが、本発明はこれに限定されず、図示しないが、両者の重み付けを、画像の画像データを階調変換するための変換特性カーブを合成するために行い、入力画像を、合成された変換特性カーブを用いて、出力画像に変換しても良いし、画像の画像データの階調特性の所定範囲を変換するために使用する変換カーブを変えるために行っても良い。

また、上述の例では、第２の階調変換において、輝度データ又は明度データに対して、輝度階調変換を施し、色味のデータはスルーさせているが、本発明はこれに限定されず、色味のデータを変えても良い。
なお、色味を変える場合は、図２（Ｂ）に示すステップ３８や、図８に示すステップＳ６０において、ＣＣまたはａ^＊ｂ^＊を変更するようにしても良い。例えば、ＣＣ（Ｃｒ，Ｃｂ）について、Ｃｒ’＝Ｃｒ＊ｋ１、Ｃｂ’＝Ｃｂ＊ｋ２（ｋ１，ｋ２は定数パラメータ）や、ａ^＊’＝ａ^＊＋ｋ３、ｂ^＊’＝ｂ＊＋ｋ４（ｋ３，ｋ４は定数パラメータ）として変更することができる。
なお、Ｃｒ、Ｃｂ、ａ^＊、ｂ^＊の変更の仕方は、上記に限定されず、他の演算式でも良いし、ＬＵＴを使用しても良い。

なお、上述の画像処理方法は、画像処理プログラムを実行することによってコンピュータ上で処理することができる。
例えば 本発明の画像処理プログラムは、上述した画像処理方法の各ステップをコンピュータ、具体的にはそのＣＰＵに行わせる手順を有するものである。これらの手順からなるプログラムは、１つまたは複数のプログラムモジュールとして構成されていても良い。
これらのコンピュータが実行する手順からなる画像処理プログラムは、コンピュータまたはサーバのメモリ（記憶装置）内に記憶されるものであっても良いし、記録媒体に記憶されるものであっても良く、実行時に、当該コンピュータ（ＣＰＵ）または他のコンピュータによって、メモリまたは記録媒体から読み出されて実行されるものである。したがって、本発明は、上記第１の態様の画像処理方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムを記憶したコンピュータに読み取り可能なメモリもしくは記録媒体であっても良い。

本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の画像処理方法及び装置、並びに画像処理プログラム及びその記録媒体について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 画像処理装置
１２ 入力画像データ取得部
１４ 第１階調変換部
１６ 測色変換部
１８ 輝度階調変換部
２０ 逆変換部
２２ 第２階調変換部
２４ ＲＧＢバランス調整部
２６ 出力画像データ出力部
２８ メモリ

Claims (14)

1. 画像の画像データの階調特性を変換する際に、
   前記画像のＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のルックアップテーブルを用いた第１の階調特性の変換を施す第１の階調変換と、
   前記画像のＲＧＢ画素データを、輝度データ又は明度データ、及び色味のデータに変換し、変換された前記輝度データ又は明度データに対し、前記輝度データ又は明度データに対応する１次元の第２のルックアップテーブルを用いた第２の階調特性の変換を施す第２の階調変換と、を有し、
   前記第１の階調変換と前記第２の階調変換との重み付けを行うことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記輝度データ又は明度データは、ＣＩＥのＸＹＺ表色系のＹ、又はＹから求められる値である請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記色味のデータは、ＹＣＣ表色系のＣｒ及びＣｂ、又はＸＹＺ表色系のＸ、Ｙ及びＺから求められる値である請求項１又は２に記載の画像処理方法。
4. 前記第１の階調変換は、
   前記第２の階調変換に先立って行われ、
   入力画像の第１のＲＧＢ画素データに前記第１の階調特性の変換を施し、第２のＲＧＢ画素データを得るものであり、
   前記第２の階調変換は、
   得られた前記第２のＲＧＢ画素データを、第１の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータに変換し、
   変換された前記第１の輝度データ又は明度データに前記第２の階調特性の変換を施し、第２の輝度データ又は明度データを得、
   得られた前記第２の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを出力画像の第３のＲＧＢ画素データに変換するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理方法。
5. 前記第２の階調変換は、
   さらに、前記第２の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを第４のＲＧＢ画素データに変換し、
   変換された前記第４のＲＧＢ画素データのバランス調整処理を行って、前記出力画像の前記第３のＲＧＢ画素データを得る請求項４に記載の画像処理方法。
6. 前記第２の階調変換は、前記第１の階調変換に先立って行われ、
   入力画像の第１のＲＧＢ画素データを、第３の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータに変換し、
   変換された前記第３の輝度データ又は明度データに前記第２の階調特性の変換を施し、第４の輝度データ又は明度データを得、
   得られた前記第４の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを第５のＲＧＢ画素データに変換するものであり、
   前記第１の階調変換は、得られた前記第５のＲＧＢ画素データに前記第１の階調特性の変換を施し、出力画像の第３のＲＧＢ画素データを得るものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理方法。
7. 前記第１の階調変換と、
   前記第２の階調変換とは、並列して行われ、
   入力画像の第１のＲＧＢ画素データに前記第１の階調特性の変換を施し、第２のＲＧＢ画素データを得るものであり、
   前記第２の階調変換は、
   入力画像の第１のＲＧＢ画素データを、第３の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータに変換し、
   変換された前記第３の輝度データ又は明度データに前記第２の階調特性の変換を施し、第４の輝度データ又は明度データを得、
   得られた前記第４の輝度データ又は明度データ、及び前記色味のデータを第５のＲＧＢ画素データに変換するものであり、
   前記第１の階調変換と前記第２の階調変換との重み付けは、
   前記第１の階調変換によって得られた第２のＲＧＢ画素データと、前記第１の階調変換によって得られた第５のＲＧＢ画素データとを重み付け加算を行って、出力画像の第３のＲＧＢ画素データを得るものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理方法。
8. 前記第１の階調変換と前記第２の階調変換との前記重み付けは、カラーチャートの明るさの異なる画像を用いて前記第１の階調特性の変換量と前記第２の階調特性の変換量との割合を決めることによって行うものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像処理方法。
9. 前記第１の階調特性の変換量と前記第２の階調特性の変換量との割合を変えながら、前記明るさの異なる画像を処理し、色空間上の色度を計算し、彩度を確認することにより、前記第１の階調特性の変換量と前記第２の階調特性の変換量との割合を決定する請求項８に記載の画像処理方法。
10. 前記色空間上の色度は、ＣＩＥのＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間のａ^＊ｂ^＊色度である請求項９に記載の画像処理方法。
11. 前記明るさの異なる画像は、カメラの露出を変えて、又は前記カラーチャートを照明する光の明るさを変えて、前記カラーチャートを撮影することにより、もしくは前記カラーチャートの画像から明るさを変えた場合の画像を計算して求めることにより、取得される請求項８〜１０のいずれか１項に記載の画像処理方法。
12. 画像の画像データの階調特性を変換する画像処理装置であって、
    前記画像のＲＧＢ画素データに対応する１次元の第１のルックアップテーブルを用いた第１の階調特性の変換を施す第１の階調変換手段と、
    前記画像のＲＧＢ画素データを、輝度データ又は明度データ、及び色味のデータに変換し、変換された前記輝度データ又は明度データに対し、前記輝度データ又は明度データに対応する１次元の第２のルックアップテーブルを用いた第２の階調特性の変換を施す第２の階調変換手段と、を有し、
    前記第１の階調特性の変換と前記第２の階調特性の変換との重み付けを行うことを特徴とする画像処理装置。
13. コンピュータに、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理方法の各手順を実行させるための画像処理プログラム。
14. コンピュータに、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理方法の各手順を実行させるための画像処理プログラムを記載したコンピュータに読取可能な記録媒体。