JP2012230635A - 画像生成装置、画像生成システム、画像表示装置、コンピュータプログラム及び画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】元画像と紙媒体のようなフィルタ画像をアルファブレンディング処理により合成して紙媒体のような見え方を実現することができる画像生成装置、画像生成システム、画像表示装置、コンピュータプログラム及び画像生成方法を提供する。
【解決手段】合成画像生成部１４は、入力画像とフィルタ画像とを任意の比率で合成した合成画像を生成する。階調範囲算出部１３１は、合成画像の階調幅（例えば、最大階調と最小階調）を算出する。制御部１３は、算出した階調幅に基づいてＬＵＴ変換部１５の所定の条件を変更して階調変換処理を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する画像生成装置、該画像生成装置を備える画像生成システム、前記合成画像を生成する画像表示装置、前記画像生成装置を実現するためのコンピュータプログラム及び画像生成方法に関する。

近年、インターネット又は情報端末の普及により、紙に印刷された新聞又は書籍などに代わって、モニタなどの表示装置で電子記事、電子書籍をはじめとする文字情報又は画像情報を参照することが増加している。そして、様々な文書、図画又は写真などの画像をモニタに表示させる場合に、従来の紙の印刷物に近い、見慣れた質感で表示し、閲覧時の目の負担あるいは違和感を軽減させることが望まれている。

例えば、紙媒体の文書などを見る場合と、モニタに表示された文書などを見る場合とを比較すると、モニタに表示された文書などは、表示デバイス特有の表示解像度又はコントラスト比が紙媒体の場合とかけ離れているため、一般的に背景地はムラが少なく輝度が高いのに対して、文字は太く濃く輪郭が荒くなり、眩しくて強調感のある見え方となる。結果的に紙媒体の文書などの方が見やすいという意見が多い。

また、印刷に使用する用紙の用紙画像データと印刷データとを合成して得られた画像を印刷プレビュー画面に表示することにより、実際に得られる印刷結果を表示することができる情報処理装置が開示されている（特許文献１参照）。

特許第４４２９０９７号公報

しかしながら、様々な文書、図画又は写真などを表示装置で表示する際に、背景画質に着目し、元画像にフィルタ画像を重畳することで擬似的に背景画質を調整して質感を改善させる技術についてはこれまで実現されていなかった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、元画像と紙媒体のようなフィルタ画像をアルファブレンディング処理により合成して紙媒体のような見え方を実現することができる画像生成装置、該画像生成装置を備える画像生成システム、画像表示装置、前記画像生成装置を実現するためのコンピュータプログラム及び画像生成方法を提供することにある。

第１発明に係る画像生成装置は、第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する合成画像生成手段を備える画像生成装置において、前記合成画像の階調値を所定の条件で変換する階調変換手段と、前記合成画像の階調幅を算出する算出手段と、該算出手段で算出した階調幅に基づいて前記所定の条件を変更する条件変更手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る画像生成装置は、第１発明において、前記算出手段は、前記比率及び前記第２画像の階調幅に基づいて前記合成画像の階調幅を算出するように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る画像生成装置は、第１発明又は第２発明において、前記条件変更手段は、前記合成画像の階調幅が前記第１画像の階調幅になるよう該合成画像の階調幅を伸長又は圧縮すべく前記所定の条件を変更するように構成してあることを特徴とする。

第４発明に係る画像生成装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記階調変換手段は、入力階調値を出力階調値へ変換するルックアップテーブルを有し、前記条件変更手段は、前記ルックアップテーブルの出力階調値を書き換えることにより前記所定の条件を変更するように構成してあることを特徴とする。

第５発明に係る画像生成装置は、第１発明乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記階調変換手段で階調値を変換して得られた出力画像のコントラスト比を調整する調整手段を備えることを特徴とする。

第６発明に係る画像生成システムは、第１発明乃至第４発明のいずれか１つに係る画像生成装置と、該画像生成装置で階調値を変換して得られた出力画像を表示する画像表示装置とを備える画像生成システムにおいて、前記画像表示装置は、前記出力画像のコントラスト比を調整する調整手段を備えることを特徴とする。

第７発明に係る画像表示装置は、第１画像に第２画像を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する画像表示装置において、前記合成画像の階調値を所定の条件で変換する階調変換手段と、前記合成画像の階調幅を算出する算出手段と、該算出手段で算出した階調幅に基づいて前記所定の条件を変更する条件変更手段と、前記階調変換手段で階調値が変換された出力画像のコントラスト比を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。

第８発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記合成画像の階調値を所定の条件で変換するステップと、前記合成画像の階調幅を算出するステップと、算出した階調幅に基づいて前記所定の条件を変更するステップとを実行させることを特徴とする。

第９発明に係る画像生成方法は、第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する合成画像生成手段を備える画像生成装置による画像生成方法において、前記合成画像の階調値を所定の条件で変換するステップと、前記合成画像の階調幅を算出するステップと、算出された階調幅に基づいて前記所定の条件を変更するステップとを含むことを特徴とする。

第１発明、第８発明及び第９発明にあっては、合成画像生成手段は、第１画像（元画像）及び第２画像（フィルタ画像）の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する。例えば、元画像の任意の画素の階調値をＡ、フィルタ画像の対応する画素の階調値をＢ、合成画像の対応する画素の階調値をＣ、比率（透過率とも称する）をαとすると、合成画像の階調値は、Ｃ＝（１−α）×Ａ＋α×Ｂで求めることができる。算出手段は、合成画像の階調幅を算出する。階調幅とは、階調範囲をいい、最大階調から最小階調までの範囲である。なお、階調幅とは、例えば、画像のフルスケールが０〜２５５階調である場合、必ずしも０〜２５５の範囲の階調幅に限定されるものではなく、画像に含まれる最大階調から最小階調までの範囲（フルスケールよりも狭い場合もある）である。合成画像の階調幅を算出することにより、合成画像の生成に伴って損失したダイナミックレンジを求めることができる。ダイナミックレンジとは、表示可能な階調範囲であり、表示能力を指す。なお、合成画像の階調幅は、元画像（第１画像）の階調幅、比率、フィルタ画像（第２画像）の階調幅などにより求めることができる。

条件変更手段は、算出した階調幅に基づいて、合成画像の階調値を所定の条件で変換する階調変換手段の当該所定の条件を変更する。所定の条件とは、階調変換手段への入力階調値と、階調変換手段からの出力階調値との対応付け条件をいい、変更とは、対応付けられた出力階調値を変更することをいう。階調変換手段は、合成画像の階調値を変換して出力画像を生成する。階調変換は階調補正と称することもできる。そして、条件変更手段は、合成画像の階調幅、すなわち合成画像の生成に伴って損失したダイナミックレンジに基づいて、階調変換手段で合成画像の階調値を変換する際に損失したダイナミックレンジを補うように所定の条件を変更する（変換処理を制御する）。合成画像でのダイナミックレンジの損失を補うべく所定の条件を変更することにより、フィルタ画像の「しわ」又は「ムラ」の模様をモニタの元画像に重ねることで、モニタの見栄えを紙に近づけることが可能となる。また、グラフィックボードＬＵＴ制御機能を用いて、アルファブレンディング手法で合成された画像のダイナミックレンジ損失分を補正することができ、モニタに表示される合成画像が元画像より明るくなること、あるいは暗くなることを防止することができ、元画像のダイナミックレンジを忠実に再現することができる。

第２発明にあっては、算出手段は、例えば、元画像（第１画像）の階調幅が０〜２５５である場合、比率及び第２画像（フィルタ画像）の階調幅に基づいて合成画像の階調幅を算出する。例えば、元画像（第１画像）の階調幅が０〜２５５、フィルタ画像（第２画像）の階調幅が１４４〜２４０、比率α＝０．２とすると、合成画像の階調幅は２９〜２５２となる。合成画像の最小階調２９は、０×（１−０．２）＋１４４×０．２で求めることができ、合成画像の最大階調２５２は、２５５×（１−０．２）＋２４０×０．２で求めることができる。なお、元画像の階調幅が上述と異なる場合、フィルタ画像の階調幅が上述と異なる場合、あるいは比率が異なる場合についても同様に求めることができる。

第３発明にあっては、条件変更手段は、合成画像の階調幅が第１画像（元画像）の階調幅になるよう合成画像の階調幅を伸長又は圧縮すべく所定の条件を変更する。例えば、元画像の階調幅が０〜２５５である場合に、合成画像の階調幅が２９〜２５２であるときには、合成画像の階調幅２９〜２５２の範囲にある階調値を変換する際の階調値（出力階調値）を変更することにより、合成画像の階調幅を伸長して得られた出力画像（変換後の合成画像）の階調幅が０〜２５５となるようにする。なお、元画像の階調幅に対してフィルタ画像の階調幅が広い（大きい）場合には、合成画像の階調幅を圧縮すればよい。これにより、元画像のダイナミックレンジを再現することができる。

第４発明にあっては、階調変換手段は、入力階調値を出力階調値へ変換するルックアップテーブルを有し、条件変更手段は、ルックアップテーブルの出力階調値を書き換えることにより所定の条件を変更する。これにより、専用のハードウエア等を必要とすることなく、階調変換（階調補正）を行う既存のルックアップテーブルの出力値を書き換えるだけで、画像合成時のダイナミックレンジの損失を容易に補うことができる。

第５発明にあっては、階調変換手段で階調値を変換して得られた出力画像(階調変換後の合成画像)のコントラスト比を調整する調整手段を備える。コントラスト比は、最大階調時の輝度：最小階調時の輝度であり、紙媒体のコントラスト比は、例えば、新聞が６〜７：１、コピー用紙（再生紙）が１０〜１１：１、コピー用紙（普通の白紙）が３０：１、プリンタ写真用紙が５０：１程度である。コントラスト比を調整することにより、例えば、フィルタ画像（第２画像）として紙の「しわ」又は「ムラ」を表した紙模様のものを用いた場合に、出力画像を紙媒体に近い状態で表示することが可能となる。

第６発明にあっては、前述の画像生成装置と、画像生成装置で階調変換して得られた出力画像を表示する画像表示装置とを備え、画像表示装置は、出力画像のコントラスト比を調整する調整手段を備える。これにより、例えば、フィルタ画像（第２画像）として紙の「しわ」又は「ムラ」を表した紙模様のものを用いた場合に、元画像に所望の比率でフィルタ画像を重畳させて合成画像を生成する場合でも元画像のダイナミックレンジを再現することができるとともに、出力画像を表示した場合でも画像を紙に近づけることができる。

第７発明にあっては、第１画像（元画像）及び第２画像（フィルタ画像）の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する。例えば、元画像の任意の画素の階調値をＡ、フィルタ画像の対応する画素の階調値をＢ、合成画像の対応する画素の階調値をＣ、比率（透過率とも称する）をαとすると、合成画像の階調値は、Ｃ＝（１−α）×Ａ＋α×Ｂで求めることができる。算出手段は、合成画像の階調幅を算出する。階調幅とは、階調範囲をいい、最大階調から最小階調までの範囲である。なお、階調幅とは、例えば、画像のフルスケールが０〜２５５階調である場合、必ずしも０〜２５５の範囲の階調幅に限定されるものではなく、画像に含まれる最大階調から最小階調までの範囲（フルスケールよりも狭い場合もある）である。合成画像の階調幅を算出することにより、合成画像の生成に伴って損失したダイナミックレンジを求めることができる。ダイナミックレンジとは、表示可能な階調範囲であり、表示能力を指す。なお、合成画像の階調幅は、元画像（第１画像）の階調幅、比率、フィルタ画像（第２画像）の階調幅などにより求めることができる。

条件変更手段は、算出した階調幅に基づいて、合成画像の階調値を所定の条件で変換する階調変換手段の当該所定の条件を変更する。所定の条件とは、階調変換手段への入力階調値と、階調変換手段からの出力階調値との対応付け条件をいい、変更とは、対応付けられた出力階調値を変更することをいう。階調変換手段は、合成画像の階調値を変換して出力画像を生成する。階調変換は階調補正と称することもできる。そして、条件変更手段は、合成画像の階調幅、すなわち合成画像の生成に伴って損失したダイナミックレンジに基づいて、階調変換手段で合成画像の階調値を変換する際に損失したダイナミックレンジを補うように所定の条件を変更する（変換処理を制御する）。合成画像でのダイナミックレンジの損失を補うべく所定の条件を変更することにより、フィルタ画像の「しわ」又は「ムラ」の模様をモニタの元画像に重ねることで、モニタの見栄えを紙に近づけることが可能となる。また、グラフィックボードＬＵＴ制御機能を用いて、アルファブレンディング手法で合成された画像のダイナミックレンジ損失分を補正することができ、モニタに表示される合成画像が元画像より明るくなること、あるいは暗くなることを防止することができ、元画像のダイナミックレンジを忠実に再現することができる。

調整手段は、階調変換手段で階調値を変換して得られた出力画像(階調変換後の合成画像)のコントラスト比を調整する。コントラスト比は、最大階調時の輝度：最小階調時の輝度であり、紙媒体のコントラスト比は、例えば、新聞が６〜７：１、コピー用紙（再生紙）が１０〜１１：１、コピー用紙（普通の白紙）が３０：１、プリンタ写真用紙が５０：１程度である。コントラスト比を調整することにより、例えば、フィルタ画像（第２画像）として紙の「しわ」又は「ムラ」を表した紙模様のものを用いた場合に、出力画像を紙媒体に近い状態で表示することが可能となる。

本発明によれば、フィルタ画像の「しわ」又は「ムラ」の模様をモニタの元画像に重ねることで、モニタの見栄えを紙に近づけることが可能となる。また、グラフィックボードＬＵＴ制御機能を用いて、アルファブレンディング手法で合成された画像のダイナミックレンジ損失分を補正することができ、モニタに表示される合成画像が元画像より明るくなること、あるいは暗くなることを防止することができ、元画像のダイナミックレンジを忠実に再現することができる。さらに、コントラスト比を調整することにより、出力画像を紙媒体に近い状態で表示することができる。

実施の形態１の画像生成システムの構成の一例を示すブロック図である。 アルファブレンディング技術の一例を示す説明図である。 入力画像の一例を示す説明図である。 フィルタ画像の一例を示す説明図である。 合成画像の一例を示す説明図である。 実施の形態１の画像生成装置による階調変換処理の制御の第１例を示す説明図である。 出力画像の一例を示す説明図である。 実施の形態１の画像生成装置による階調変換処理の制御の第２例を示す説明図である。 図８の制御方法の場合の出力画像の例を示す説明図である。 実施の形態１の画像生成装置による階調変換処理の制御の第３例を示す説明図である。 実施の形態１の画像生成装置による階調変換処理の制御の第４例を示す説明図である。 実施の形態１の画像生成装置による階調変換処理の制御の第５例を示す説明図である。 実施の形態１の画像生成装置による階調変換処理の制御の第６例を示す説明図である。 本実施の形態の画像表示装置の階調輝度テーブルの一例を示す概念図である。 本実施の形態の画像生成装置によるＬＵＴ制御処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２の画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態３の画像生成装置の構成の一例を示すブロック図である。

実施の形態１
以下、本発明に係る画像生成装置、画像生成システム、画像表示装置、コンピュータプログラム及び画像生成方法を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の画像生成システム１００の構成の一例を示すブロック図である。画像生成システム１００は、画像生成装置１０、画像表示装置２０などを備える。画像生成装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータＰＣなどで実現することができる。

画像生成装置１０は、第１画像としての元画像（以下、入力画像とも称する）及び第２画像としてのフィルタ画像１２１を記憶する記憶部１２、画像生成装置１０を制御する制御部１３、入力画像とフィルタ画像とを合成する合成画像生成手段としての合成画像生成部１４、階調変換手段（以下、階調補正手段とも称する）としてのＬＵＴ（ルックアップテーブル）変換部１５、ユーザが比率（透過率とも称する）の値を設定する操作部１６などを備える。

制御部１３は、階調変換手段（ＬＵＴ変換部１５）の所定の条件を変更する条件変更手段としての機能を有する。所定の条件とは、ＬＵＴ変換部１５への入力階調値と、ＬＵＴ変換部１５からの出力階調値との対応付け条件をいい、変更とは、対応付けられた出力階調値を変更することをいう。また、制御部１３は、階調値幅を算出する算出手段としての階調範囲算出部１３１、割合算出手段としてのゲイン算出部１３２、オフセット算出手段としてのオフセット算出部１３３などを備える。なお、階調範囲算出部１３１、ゲイン算出部１３２及びオフセット算出部１３３を制御部１３から分離させた構成とすることもできる。

記憶部１２は、予め複数のフィルタ画像１２１を記憶している。フィルタ画像１２１は、例えば、紙媒体を表現した画像であり、紙の「しわ」又は「ムラ」などを表現した紙模様の画像である。ユーザが、操作部１６を操作することにより、記憶されたフィルタ画像１２１のサンプル画像（サムネイル画像）を画面上に表示させ、好みのフィルタ画像を選択することができる。これにより、ユーザは、画像表示装置２０で表示させる入力画像にフィルタ画像を合成させることができ、モニタ上で紙媒体上の印刷物のような見え方を再現することができる。

また、ユーザが、操作部１６を操作することにより、比率αを０から１までの範囲の任意の値に設定することができる。比率（透過率）α＝０の場合は、元画像が完全な不透明となり、α＝１の場合は、元画像が完全な透明となる。すなわち、不透明な元画像にフィルタ画像を重ねて透明に近づけることで、例えば、紙のような背景画像に元画像を重ねて紙にインクを重ねたときの質感を再現することができる。

合成画像生成部１４は、いわゆるアルファブレンディング技術を用いて入力画像とフィルタ画像１２１とを重畳させて合成画像を生成し、制御部１３の制御の下、生成した合成画像をＬＵＴ変換部１５へ出力する。

図２はアルファブレンディング技術の一例を示す説明図である。入力画像（元画像、第１画像）をＡ、フィルタ画像（第２画像）をＢ、合成画像をＣとする。また、ユーザが設定した比率をαとすると、合成画像は、Ｃ＝（１−α）×Ａ＋α×Ｂで求めることができる。符号Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれの画像の同一座標上の（対応する）各画素の階調値を意味する。

例えば、図２に示すように、入力画像Ａの階調値を０、フィルタ画像Ｂの階調値を１２８、比率αを０．５とすると、合成画像の階調値は、０×（１−０．５）＋１２８×０．５＝６４となる。また、入力画像Ａの階調値を２５５、フィルタ画像Ｂの階調値を１２８、比率αを０．５とすると、合成画像の階調値は、２５５×（１−０．５）＋１２８×０．５＝１９２となる。

図２は入力画像の各画素の階調値がフィルタ画像と合成されることにより、どのように変化するかを示している。例えば、入力画像Ａの階調値０は、合成画像では階調値６４となり階調浮き（明るくなる）が生じている。一方で、入力画像Ａの階調値２５５は、合成画像では階調値１９２となり階調沈み（暗くなる）が生じている。

次に、入力画像とフィルタ画像との画像合成について、詳細に説明する。図３は入力画像の一例を示す説明図であり、図４はフィルタ画像の一例を示す説明図であり、図５は合成画像の一例を示す説明図である。以下の説明では、簡略化のため、６×６画素のブロックについて説明する。ブロック内の数値は階調値である。図３Ａに示すように、入力画像の階調値を、０、４８、９６、１４４、１９２、２５５とする。すなわち入力画像の最小階調値は０であり、最大階調値は２５５であるので、階調幅（階調範囲）は、０〜２５５となる。なお、入力画像の各画素の階調値は０〜２５５の任意の値をとることができるが、簡便のため、図３Ａの例では、０、４８、９６、１４４、１９２、２５５の値を例示している。

図３Ｂは、ＬＵＴがオフセットＦ＝０、ゲインＧ＝１のリニアな特性とした場合、横軸は入力画像の階調範囲（ＬＵＴ通過前の階調範囲）を示し、縦軸は入力画像の階調を忠実に出力した出力画像の階調範囲（ＬＵＴ通過後の階調範囲）を示す。すなわち、階調範囲が０〜２５５の入力画像は、そのまま階調範囲が０〜２５５の出力画像となる。

図４Ａに示すように、フィルタ画像の階調値を、一例として、１４４、１９２、２４０とする。すなわちフィルタ画像の最小階調値は１４４であり、最大階調値は２４０であるので、階調幅（階調範囲）は、１４４〜２４０となる。図４Ａに示すように、紙模様を表すようなフィルタ画像のダイナミックレンジは、入力画像の階調範囲（０〜２５５）よりも極端に狭い（小さい）ことがわかる。

図４Ｂは、ＬＵＴがオフセットＦ＝０、ゲインＧ＝１のリニアな特性とした場合、横軸はフィルタ画像の階調範囲（ＬＵＴ通過前の階調範囲）を示し、縦軸はフィルタ画像の階調を忠実に出力した出力画像の階調範囲（ＬＵＴ通過後の階調範囲）を示す。すなわち、階調範囲が１４４〜２４０のフィルタ画像は、そのまま階調範囲が１４４〜２４０の出力画像となる。

図５Ａに示す合成画像は、図３Ａの入力画像と図４Ａのフィルタ画像とを比率α＝０．２で合成したものである。すなわち、入力画像をＡ、フィルタ画像をＢ、合成画像をＣとすると、Ｃ＝（１−０．２）×Ａ＋０．２×Ｂである。Ａ、Ｂには、それぞれ入力画像の任意の画素の階調値、フィルタ画像の対応する画素の階調値を当てはめることにより、合成画像の対応する画素の階調値を求めることができる。

上述のように、比率α＝０．２とすると、図５Ａに示すように、合成画像の各画素の階調値は、２９、３８、４８、…２５２であり、合成画像の階調範囲は、２９〜２５２となる。この場合、入力画像の階調範囲が０〜２５５であるから、合成画像の階調範囲は、入力画像の階調範囲が正しく出力されずに狭まったので、ダイナミックレンジが損失したことになる。

図５Ｂは、ＬＵＴがオフセットＦ＝０、ゲインＧ＝１のリニアな特性とした場合に、横軸はＬＵＴ通過前の合成画像の階調範囲を示し、縦軸はＬＵＴ通過後の出力画像の階調範囲を示し、ダイナミックレンジを損失した合成画像をそのまま出力しているので、合成画像のダイナミックレンジは損失していないが、元画像である入力画像のダイナミックレンジは損失したままとなる。すなわち、ＬＵＴの変換条件を変更しない限り、０〜２５５フルスケールの入力画像（元画像）を入力しても、合成画像の階調範囲が２９〜２５２である限り、ＬＵＴ通過後の出力画像の階調範囲も２９〜２５２となる。

このため、合成画像をそのままＬＵＴ変換部１５を介して出力したのでは、入力画像（元の画像）と比較して、階調浮き、あるいは階調沈みの問題が生じ、コントラストの浅い画像となってしまう。本実施の形態では、制御部１３がＬＵＴ変換部１５の所定の条件を変更する（階調変換処理を制御する）ことにより、上述の問題を解決して、入力画像とフィルタ画像を合成する場合でも入力画像のダイナミックレンジを再現することができる。以下、この点について説明する。

まず、階調範囲算出部１３１は、合成画像の階調幅（例えば、最大階調と最小階調との差、いわゆるダイナミックレンジ）を算出する。

より具体的には、階調範囲算出部１３１は、比率α及びフィルタ画像の階調幅に基づいて合成画像の階調幅を算出する。例えば、入力画像の階調幅が０〜２５５、フィルタ画像の階調幅が１４４〜２４０、比率α＝０．２とすると、合成画像の階調幅は２９〜２５２となる。合成画像の最小階調２９は、０×（１−０．２）＋１４４×０．２で求めることができ、合成画像の最大階調２５２は、２５５×（１−０．２）＋２４０×０．２で求めることができる。なお、入力像の階調幅が上述と異なる場合、フィルタ画像の階調幅が上述と異なる場合、あるいは比率が異なる場合についても同様に求めることができる。

階調範囲算出部１３１で合成画像の階調幅を算出することにより、合成画像の生成に伴って損失したダイナミックレンジを求めることができる。

制御部１３は、階調範囲算出部１３１で算出した合成画像の階調幅に基づいてＬＵＴ変換部１５の所定の条件を変更することにより階調変換処理（階調補正処理）を制御する。なお、所定の条件とは、ＬＵＴ変換部１５への入力階調値と、ＬＵＴ変換部１５からの出力階調値との対応付け条件をいい、変更とは、対応付けられた出力階調値を変更することをいう。

ＬＵＴ変換部１５は、入力階調値に対応付けて出力階調値を保持しており、合成画像の階調値を入力階調値とし、当該入力階調値に対応する出力階調値で合成画像の階調値を変換（補正）することにより、階調変換後の合成画像（すなわち、出力画像）を生成することができる。

制御部１３は、合成画像の階調幅（階調範囲）に基づいて、合成画像を生成した際に損失したダイナミックレンジを補うようにＬＵＴ変換部１５での階調変換処理（階調補正処理）を制御する。合成画像でのダイナミックレンジの損失を補うべく階調変換処理を制御することにより、入力画像とフィルタ画像とを合成する場合でも入力画像のダイナミックレンジを再現することができる。

また、制御部１３は、合成画像の階調幅が入力画像の階調幅になるよう合成画像の階調幅を伸長又は圧縮すべくＬＵＴ変換部１５の所定の条件を変更する。例えば、入力画像の階調幅が０〜２５５である場合に、合成画像の階調幅が２９〜２５２であるときには、ＬＵＴ変換部１５の所定の条件を変更することにより、合成画像の階調幅を伸長して得られた出力画像（変換後の合成画像）の階調幅が０〜２５５となるようにする。なお、入力画像（元画像）の階調幅に対してフィルタ画像の階調幅が広い（大きい）場合には、合成画像の階調幅を圧縮すればよい。これにより、入力画像（元画像）のダイナミックレンジを再現することができる。

図６は実施の形態１の画像生成装置１０による階調変換処理の制御の第１例を示す説明図である。所定の条件の変更、すなわち階調変換処理（階調補正処理）の制御は、ゲイン算出、オフセット算出等より実現することができる。

ゲイン算出部１３２は、ＬＵＴ変換部１５の入力階調の変化に対する出力階調の変化、すなわち階調特性のゲインを算出し、制御部１３は、ゲイン算出部１３２で算出したゲインとなるようにＬＵＴ変換部１５の出力値を書き換える。

より具体的には、ゲイン算出部１３２は、合成画像の階調幅（最大階調−最小階調）に対する入力画像の階調幅（最大階調−最小階調）の割合をゲインＧとして算出する。例えば、入力画像の最大階調値が２５５であり最小階調値が０であるとし、合成画像の最大階調値が２５２であり最小階調値が２９であるとした場合、ゲインＧは、Ｇ＝（２５５−０）／（２５２−２９）＝１．１４３５０となる。

制御部１３は、ＬＵＴ変換部１５の入力階調の階調幅に対する出力階調の階調幅のゲイン（割合）を、算出したゲインＧに変えることによりＬＵＴ変換部１５の所定の条件を変更して階調変換処理を制御する。ＬＵＴ変換部１５のゲインとは、入力階調に対する出力階調のゲイン特性であるから、制御部１３は、階調変換のゲイン特性を、算出したゲインＧにすることにより、ＬＵＴ変換部１５の階調変換処理を制御することになる。これにより、ダイナミックレンジの損失分を補うべく階調幅を伸長（変更）する場合でも、合成画像を階調変換する際の入力階調の変化に対する出力階調の変化を、ゲインＧ（割合）で定めることができ、出力画像（階調変換後の合成画像）の明暗度合を元画像の明暗度合と同等にすることができる。

オフセット算出部１３３は、合成画像の最小階調値をオフセットＦとして算出する。例えば、合成画像の最小階調値が２９であれば、オフセットＦは、Ｆ＝２９となる。

制御部１３は、ゲイン算出部１３２で算出したゲインＧ及びオフセット算出部１３３で算出したオフセットＦに基づいて、ＬＵＴ変換部１５の出力階調を、出力階調＝（入力階調−Ｆ）×Ｇとすることにより、所定の条件を変更してＬＵＴ変換部１５の階調変換処理を制御する。なお、ＬＵＴ変換部１５の階調補正処理を制御するとは、例えば、制御部１３がＬＵＴ変換部１５へ制御命令を出力し、ＬＵＴ変換部１５が出力値を書き換えることである。なお、オフセットＦは、正負あるいは０のいずれの値も取り得る。

また、ＬＵＴ変換部１５の出力値が０より小さい場合には０にし、２５５より大きい場合には２５５にすればよい。

ゲインＧとオフセットＦとを組み合わせることにより、ＬＵＴ変換部１５を図６に示すように操作すれば、合成画像の階調幅は２９〜２５２のままであるが、ＬＵＴ変換部１５通過後の出力画像の階調幅は０〜２５５となり、フルスケールのダイナミックレンジを実現することができる。すなわち、ＬＵＴ変換部１５より出力される出力画像のダイナミックレンジは、元の入力画像のダイナミックレンジと同等になることがわかる。

図７は出力画像の一例を示す説明図である。ＬＵＴ変換部１５を図６に示すように操作すれば、図７に示すように、出力画像のダイナミックレンジ（階調幅）は、０〜２５５となっている。図５の合成画像と比較すると、合成画像の最小階調値２９が０へ伸長され、合成画像の最大階調値２５２が２５５へ伸長されている。

図８は実施の形態１の画像生成装置１０による階調変換処理の制御の第２例を示す説明図である。図６の例との違いは、ゲインは変更せず（ゲイン固定）、損失したダイナミックレンジの範囲の出力値を０又は２５５にする。これにより、損失分に相当する階調値を黒又は白にして出力することで、ＬＵＴ変換部１５より出力される出力画像のダイナミックレンジは、元の入力画像のダイナミックレンジと同等になることがわかる。

図９は図８の制御方法の場合の出力画像の例を示す説明図である。図９の場合も図７の場合と同様に、出力画像のダイナミックレンジ（階調幅）は、０〜２５５となっている。なお、図８、図９の例では、合成画像の最小階調及び最大階調の近傍で輝度ステップが大きく変化するので、実用上は以下に説明する図１０の例の方が、画質がより自然に見えるので好ましい。

図１０は実施の形態１の画像生成装置１０による階調変換処理の制御の第３例を示す説明図である。図６の例との違いは、所望の階調範囲だけゲインを固定とし、入力画像（元画像）の階調特性をそのまま維持するとともに、所望の階調範囲を除く階調範囲では、図６に示す制御と同様の階調幅の伸長を行う。

入力画像に含まれる階調値のうち、特に重視すべき階調範囲が存在する場合（例えば、各階調間の輝度ステップも入力画像に合せる必要があるような場合）には、当該重視すべく階調範囲のゲインを変更せずに固定とし、当該階調範囲外の階調範囲で階調幅の伸長を行うことで、出力画像のダイナミックレンジを入力画像のダイナミックレンジと同等にしつつ入力画像の重視すべき階調範囲を維持することができる。

図１０の場合には、制御部１３は、入力画像の所要の階調範囲（特に重視すべき階調範囲）を除いた他の階調範囲において、ＬＵＴ変換部１５の入力階調の階調幅に対する出力階調の階調幅の割合を、ゲイン算出部１３２で算出したゲインＧにして補正処理を制御することになる。

また、図１０の場合のオフセットＦは、図６の場合と同様にして求めることができる。

図１１は実施の形態１の画像生成装置１０による階調変換処理の制御の第４例を示す説明図である。図６の例との違いは、図６のようなリニアな伸長ではなく非リニアな伸長を行う点である。この場合には、入力階調の変化に対する出力階調の変化が、図１１に示すような非リニアの関係となるようにＬＵＴ変換部１５の出力値を書き換えることになる。

すなわち、制御部１３は、ＬＵＴ変換部１５の入力階調の変化に対する出力階調の変化が非線形（非リニア）となるように階調変換処理を制御する。また、オフセットとしては、図８と同様に、合成画像により損失したダイナミックレンジの範囲の出力値を０又は２５５にする。

図１２は実施の形態１の画像生成装置１０による階調変換処理の制御の第５例を示す説明図である。図６の例との違いは、図６の場合のようにして算出したゲインＧに対して、当該ゲインＧとは異なるゲインＧ′を用いる点である。なお、ゲインＧをゲインＧ′に変更することにより、オフセットＦも変更する必要がある。図１２の例では、階調値を０又は２５５にオフセットする入力階調が若干増加している（大きくなっている）。これにより、例えば、入力画像の階調範囲と出力画像の階調範囲を必ずしも合わせる必要がない場合などには、任意の階調範囲（コントラスト比）又は出力特性を得ることができる。なお、図１２の例では、ゲインＧ′はゲインＧよりも大きい場合を示すが、これに限定されるものではなく、ゲインＧ′をゲインＧよりも小さくしてもよい。

図１３は実施の形態１の画像生成装置１０による階調変換処理の制御の第６例を示す説明図である。上述の第１例ないし第５例との違いは、入力画像とフィルタ画像とで階調範囲が異なる（階調を表現するビット数が異なる）点である。

例えば、入力画像が１０ビット深度の画像であり、フィルタ画像が８ビット深度の画像であるとした場合、合成画像及び出力画像はビット深度を正規化して求める。以下では、一例として、１０ビット深度の入力画像と８ビット深度のフィルタ画像とを合成して１０ビット深度の合成画像を生成し、その後８ビット深度の出力画像を生成する場合について説明する。

例えば、入力画像の最小階調をＡ１、最大階調をＡ２とすると、入力画像の階調範囲は、Ａ１／１０２４〜Ａ２／１０２４となる。また、フィルタ画像の最小階調をＢ１、最大階調をＢ２とすると、フィルタ画像の階調範囲は、Ｂ１／２５５〜Ｂ２／２５５となる。

そして、比率（透過率）をαとすると、合成画像の階調範囲は、{（１−α）×Ａ１／１０２４＋α×Ｂ１／２５５}から{（１−α）×Ａ２／１０２４＋α×Ｂ２／２５５}までの範囲となる。ダイナミックレンジは正規化されているので、８ビット深度の出力画像に対する最適な階調補正特性は図１３に示すようになる。図１３において、入力階調Ｓ１＝{（１−α）×Ａ１／１０２４＋α×Ｂ１／２５５}であり、入力階調Ｓ２＝{（１−α）×Ａ２／１０２４＋α×Ｂ２／２５５}である。なお、入力階調Ｓ１以下の入力階調に対する出力階調は０であり、入力階調Ｓ２以上の入力階調に対する出力階調は２５５である。入力階調Ｓ１、Ｓ２の求め方は、ゲインＧ及びオフセットＦによって求めることができるが、上述のように一般化することもできる。

次に、最適な階調変換特性（ＬＵＴ変換部１５の出力値）の一般的な算出方法について説明する。入力画像を解像度（Ｈ×Ｖ）のＬビットのＲＧＢデータとし、座標（ｉ、ｊ）の画素におけるＲＧＢの階調値それぞれをａＲ（ｉ、ｊ）、ａＧ（ｉ、ｊ）、ａＢ（ｉ、ｊ）とする。ここで、１≦ｉ≦Ｈ：水平、１≦ｊ≦Ｖ：垂直とする。ビット深度で正規化したＲＧＢの階調レベルをそれぞれＡＲ（ｉ、ｊ）、ＡＧ（ｉ、ｊ）、ＡＢ（ｉ、ｊ）とすると、ＡＲ（ｉ、ｊ）、ＡＧ（ｉ、ｊ）、ＡＢ（ｉ、ｊ）は、それぞれ式（１）ないし式（３）で表すことができる。

同様に、フィルタ画像を解像度（Ｈ×Ｖ）のＭビットのＲＧＢデータとし、座標（ｉ、ｊ）の画素におけるＲＧＢの階調値それぞれをｂＲ（ｉ、ｊ）、ｂＧ（ｉ、ｊ）、ｂＢ（ｉ、ｊ）とする。ここで、１≦ｉ≦Ｈ：水平、１≦ｊ≦Ｖ：垂直とする。ビット深度で正規化したＲＧＢの階調レベルをそれぞれＢＲ（ｉ、ｊ）、ＢＧ（ｉ、ｊ）、ＢＢ（ｉ、ｊ）とすると、ＢＲ（ｉ、ｊ）、ＢＧ（ｉ、ｊ）、ＢＢ（ｉ、ｊ）は、それぞれ式（４）ないし式（６）で表すことができる。

入力画像とフィルタ画像とを比率（透過率）αでアルファブレンド処理して同じ解像度（Ｈ×Ｖ）のＮビットのＲＧＢデータとして合成画像を生成するとき、合成画像の座標（ｉ、ｊ）の画素におけるＲＧＢの階調値それぞれをｃＲ（ｉ、ｊ）、ｃＧ（ｉ、ｊ）、ｃＢ（ｉ、ｊ）とする。ここで、１≦ｉ≦Ｈ：水平、１≦ｊ≦Ｖ：垂直とする。ビット深度で正規化したＲＧＢの階調レベルをそれぞれＣＲ（ｉ、ｊ）、ＣＧ（ｉ、ｊ）、ＣＢ（ｉ、ｊ）とすると、ＣＲ（ｉ、ｊ）、ＣＧ（ｉ、ｊ）、ＣＢ（ｉ、ｊ）は、それぞれ式（７）ないし式（９）で表すことができる。

また、ＣＲ（ｉ、ｊ）、ＣＧ（ｉ、ｊ）、ＣＢ（ｉ、ｊ）については、式（１０）ないし式（１２）の関係が成り立つ。

入力画像Ａ（ｉ、ｊ）は任意の画像であり、想定される階調範囲は、例えば、全範囲０≦Ａ（ｉ、ｊ）≦１である。なお、予め階調範囲が決められている場合には、全範囲ではなく決められた範囲とすることができる。また、フィルタ画像Ｂ（ｉ、ｊ）は、ユーザが予め設定（選択）することができる画像であり、階調範囲は固有のＸ≦Ｂ（ｉ、ｊ）≦Ｙとすることができる。また、比率（透過率）αもユーザが任意に設定することができる値Ｚ（α＝Ｚ）である。

すなわち、合成画像Ｃ（ｉ、ｊ）の階調範囲は、前述のＸ、Ｙ、Ｚを用いて、式（１３）のように求めることができる。すなわち、合成画像の未使用階調範囲（ダイナミックレンジの損失範囲）は、０から{（１−Ｚ）×０＋Ｚ×Ｘ}まで、及び{（１−Ｚ）×１＋Ｚ×Ｙ}から１までの範囲となるため、入力画像の階調範囲と出力画像の階調範囲とが等しくなるようにするには、図６、図８、図１０〜図１３に示すような階調特性となるようにＬＵＴ変換部１５の出力値を書き換えればよい。

また、入力画像の階調範囲が全範囲ではなく、任意の階調範囲Ｐ≦Ａ（ｉ、ｊ）≦Ｑである場合、同様の方法で合成画像の未使用階調範囲を０から{（１−Ｚ）×Ｐ＋Ｚ×Ｘ}まで、及び{（１−Ｚ）×Ｑ＋Ｚ×Ｙ}から１までの範囲とすることができる。なお、Ｘ、Ｙ、Ｐ、Ｑ、Ｚの範囲は、正規化値なので０〜１の範囲の値となる。

また、任意の階調範囲Ｐ≦Ａ（ｉ、ｊ）≦Ｑが時間的に変化する場合には、随時最適な出力値を算出してＬＵＴ変換部１５の出力値を書き換えることができる。

上述のとおり、制御部１３は、ＬＵＴ変換部１５のルックアップテーブルの出力階調値を書き換えることにより所定の条件を変更して階調変換処理（階調補正処理）を制御する。これにより、専用のハードウエア等を必要とすることなく、階調補正を行う既存のルックアップテーブルの出力値を書き換えるだけで、画像合成時のダイナミックレンジの損失を容易に補うことができる。

また、操作部１６により、比率を所望の任意の値（０〜１）に設定することができる。これにより、所望の比率で画像を合成した場合でも、比率に基づいて階調変換処理の制御が行われるので、比率の大小に関わらず、入力画像のダイナミックレンジを再現することができる。

画像表示装置２０は、階調輝度テーブル２１、出力画像を表示する液晶パネル２２などを備える。液晶パネル２２は、例えば、一対のガラス基板が対向配置され、その間隙内に液晶物質である液晶層が形成された構造を有し、一方のガラス基板には複数の画素電極と、画素電極の夫々にドレインを接続したＴＦＴとが、他方のガラス基板には共通電極が設けてある。ＴＦＴのゲート及びソースは、夫々ゲートドライバ及びソースドライバの各出力段に順次接続されている。

液晶パネル２２は、ゲートドライバから入力されたゲート信号によって各画素のＴＦＴのオン・オフが制御され、ソースドライバから入力される出力電圧（表示パネル１への入力レベル）をオン期間に各画素のＴＦＴに印加することにより、液晶物質の電気光学特性によって決定される光透過率を制御して映像を階調表示する。

階調輝度テーブル２１は、入力階調に対するＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各輝度値を定めたテーブルである。以下、階調輝度テーブル２１について説明する。

図１４は本実施の形態の画像表示装置２０の階調輝度テーブルの一例を示す概念図である。一般的に、液晶パネル２２などの表示画面（モニタ）でのコントラスト比は、１０００：１程度になっている。コントラスト比は、最大階調時の最大輝度と最小階調時の最小輝度の比率である。図１４中、破線で示す曲線が、いわゆるモニタ（表示画面）の階調輝度特性を示し、階調が０、輝度が０の点からガンマ曲線（例えば、γ＝２．２など）に沿って階調の増加とともに輝度が増加している。

本実施の形態の階調輝度テーブル２１には、調整手段としてのＬＵＴ（ルックアップテーブル）を備え、階調０の輝度を高くすることで、液晶パネル２２での階調輝度特性を図１４の実線で示すガンマ曲線（例えば、γ＝２．２など）に修正して、コントラスト比を５０：１程度にする。

紙媒体のコントラスト比は、例えば、新聞が６〜７：１、コピー用紙（再生紙）が１０〜１１：１、コピー用紙（普通の白紙）が３０：１、プリンタ写真用紙が５０：１程度である。コントラスト比を５０：１以下にすることにより、例えば、合成用画像（フィルタ画像）として紙の「しわ」又は「ムラ」を表した紙模様のものを用いた場合に、出力画像を紙媒体に近い状態で表示することが可能となる。なお、コントラスト比を３０：１程度にすることで、一般的な印刷物が通常有するコントラスト比とすることができる。なお、コントラス比の調整では、コントラスト比を５０：１以下にすることに限定されず、例えば、１００：１などのように、目標とする紙に応じて、当該紙のコントラスト比に近い値に調整することができる。

なお、図１４の例では、Ｙｍｉｎを上げてコントラス比を調整する構成であったが、これに限定されるものではなく、コントラスト（ＹｍａｘとＹｍｉｎの比）を紙に近づければよいので、Ｙｍａｘを下げてもよく、Ｙｍａｘを下げるとともにＹｍｉｎを上げるようにしてもよい。

上述のように、画像表示装置２０であえてコントラスト比を調整する理由は、例えば、以下のとおりである。すなわち、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で紙のコントラスト比に応じて画像のコントラスト比を調整したとしても、モニタ（画像表示装置）毎にコントラスト比が異なるため、モニタによっては紙のコントラスト比に合った画像を表示することができない。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に装備されているグラフィックボードは、現状では８ビットで画像データを処理し、０〜２５５階調表現しかできない。１０ビットで０〜１０２４階調表現が可能なモニタと比較して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）でのコントラスト調整では、損失する階調量が多く、圧縮された画像のグラデーションが荒くなる。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）でコントラスト調整された画像をモニタで表示させる場合、モニタのＬＵＴによって画像の階調補正がさらに行われるため、画像の階調がさらに失われることになる。

次に、本実施の形態の画像生成装置１０の動作について説明する。図１５は本実施の形態の画像生成装置１０によるＬＵＴ制御処理の手順を示すフローチャートである。なお、ＬＵＴ制御処理とは、例えば、ＬＵＴ変換部１５による階調変換処理をアルファブレンド処理時の比率等に連動させて制御する処理である。以下、便宜上処理の主体を制御部１３として説明する。

制御部１３は、入力画像を取得し（Ｓ１１）、ユーザが設定又は選択したフィルタ画像を記憶部１２から読み出す（Ｓ１２）。制御部１３は、ユーザが設定した（あるいは予め設定済みの）比率αを取得し（Ｓ１３）、アルファブレンド処理を施して合成画像を生成する（Ｓ１４）。

制御部１３は、比率α及びフィルタ画像の階調範囲（階調幅）に基づいて合成画像の階調範囲（階調幅）を算出する（Ｓ１５）。制御部１３は、合成画像の階調範囲を算出することにより、合成画像のダイナミックレンジの損失分を求めることができる。

制御部１３は、合成画像のダイナミックレンジの損失分に応じて、ゲイン補正及びオフセット補正のための階調の伸長処理を行うべく、ＬＵＴ変換部１５の出力階調値を書き換える（Ｓ１６）。

制御部１３は、ＬＵＴ制御処理が施されたＬＵＴ変換部１５へ合成画像を出力することにより、合成画像の階調値を変換し、入力画像のダイナミックレンジと一致するダイナミックレンジを有する出力画像を生成し（Ｓ１７）、処理を終了する。

実使用の想定の一例としては、入力画像はフルスケールを前提とし、フィルタ画像及び比率αは一旦設定すればＬＵＴ変換部１５の所定の条件も定まるので、ユーザがフィルタ画像の変更あるいは比率αの変更を行わない限り、上述の処理を繰り返す必要はない。

本実施の形態の画像生成装置１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭなどを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１５に示すような各処理手順を定めたコンピュータプログラムをＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータプログラム記録媒体に記録しておき、当該記録媒体を読み取り装置（例えば、光ディスクドライブなど）に読み込ませ、当該コンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭにロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵで実行することにより、コンピュータ上で画像生成装置１０を実現することができる。

従来、任意の入力画像（元画像）にユーザの所望のフィルタ画像（例えば、紙模様を表した画像）を比率αでアルファブレンド処理を施して合成した場合、合成画像の階調範囲は、{（１−α）×入力画像の階調範囲＋α×フィルタ画像の階調範囲}となる。フィルタ画像が紙を模したようなパターンである場合には、フィルタ画像の階調範囲は極端に狭いため、合成画像の階調範囲は、元の入力画像の階調範囲に比べて狭くなる。比率αを大きい値にするほど、合成画像のダイナミックレンジが失われるため、合成画像の画質（彩度あるいはコントラスト比）を考慮すると、比率αを広くすることができないという課題があった。

上述のとおり、本実施の形態では、フィルタ画像の階調範囲及び比率αに基づいて、合成画像のダイナミックレンジの損失分を算出し、算出した損失分だけＬＵＴ変換部１５のパラメータ（出力値）を伸長処理（ゲイン補正及びオフセット補正）することにより、入力画像（元画像）のダイナミックレンジに忠実な出力画像のダイナミックレンジを実現することができる。本実施の形態では、所望の比率αを設定したときでも、出力画像のダイナミックレンジを入力画像のダイナミックレンジと同等にすることができるので、従来不可能であった比率αを大きい値にした場合でも出力画像の画質を入力画像の画質と同程度にすることができ、入力画像の画質を維持した出力画像を得ることができる。表示装置への入力画像のダイナミックレンジが十分確保できるため、表示装置で紙媒体の低コントラスト比に調整しても、階調表現の劣化を極力避けることができる。

本実施の形態は、アルファブレンド処理を行う少なくとも２つ以上の画像について表示優先度が存在し（例えば、入力画像の表示優先度がフィルタ画像の表示優先度よりも高い）、それぞれ表示優先度の高い画像と低い画像とをアルファブレンド処理して合成する際に、最終出力画像が表示優先度の高い画像（例えば、入力画像）のダイナミックレンジに一致するように比率αに連動したＬＵＴ変換部１５の階調変換処理（階調補正処理）を制御するものである。

上述の実施の形態では、入力画像のダイナミックレンジをフルスケール（例えば、８ビット深度の画像処理ならば０〜２５５階調）とし、ＬＵＴ変換部１５（ＬＵＴ）通過後の出力画像のダイナミックレンジが入力画像のフルスケールに戻るようにＬＵＴ制御を行っているが、これに限定されるものではない。例えば、入力画像のダイナミックレンジがフルスケールでない場合、ダイナミックレンジが時間的に変化する場合、あるいはＬＵＴ通過後のダイナミックレンジを任意に設定したい場合には、予め（あるいはリアルタイムに）ダイナミックレンジ、あるいは各階調レベルに対する強度（度数）を表すヒストグラムを解析することにより、ダイナミックレンジの損失分を算出してＬＵＴ変換部１５の制御を行ってもよい。

本実施の形態は、モノクロ（グレーレベル）及びＲ(赤)Ｇ（緑）Ｂ（青）に対して適用することができる。Ｒ(赤)Ｇ（緑）Ｂ（青）個別にダイナミックレンジの損失分を算出して個別にＬＵＴ制御を行うことにより、出力画像の色合いも含めた補正を行うことができる。

アルファブレンド処理を行う場合に、フィルタ画像は複数（フィルタ画像が動画であれば複数のソース）あってもよく、それぞれのフィルタ画像毎に固有の比率に基づいて合成画像のダイナミックレンジの損失分を算出してＬＵＴ変換部１５の階調補正処理を制御することもできる。

ＬＵＴ変換部１５は、グラフィックカードなど画像出力装置の出力段ＬＵＴをドライバレベル（ソフトウエア）で制御することもでき、あるいは映像表示装置内のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの画像処理回路によってロジックレベル（ハードウエア）で制御することもできる。

上述の実施の形態では、入力画像のダイナミックレンジに比べてフィルタ画像のダイナミックレンジが狭い場合について説明したが、これに限定されるものではなく、入力画像のダイナミックレンジに比べてフィルタ画像のダイナミックレンジが広い場合についても本実施の形態を適用することができる。この場合、入力画像のダイナミックレンジに比較して合成画像のダイナミックレンジが広くなるときには、合成画像の階調幅を伸長する代わりに圧縮すればよい。また、制御部１３は、ＬＵＴ変換部１５の出力階調値に正のオフセットを減算する代わりに加算して補正処理を制御してもよく、あるいは負のオフセットを減算してもよい。

本実施の形態は、所望のパターン画像と所望の入力画像を合成処理する場合に、単に合成画像が元の画像と比べて同じような雰囲気の画像にするだけのものでない。すなわち、本実施の形態では、任意の入力画像と所望のフィルタ画像とをアルファブレンド処理により合成する場合、ユーザがどのような比率を設定したときでも入力画像のダイナミックレンジと出力画像のダイナミックレンジとを一致させることができ、比率をどのように設定した場合でも入力画像の画質を維持した出力画像を得ることができる。

合成画像の画質を元画像と同じようにするためには、階調補正のためのＬＵＴ変換を複数回（例えば、２回など）行うことにより、合成画像の画質を元の画像と同じようにすることができる場合も考えられる。しかし、本実施の形態では、ＬＵＴ変換部１５の出力値を、算出したダイナミックレンジの損失分に応じて１回だけ書き換えることにより、入力画像の画質を維持した出力画像を得ることができる。

（実施の形態２）
図１６は実施の形態２の画像表示装置３０の構成の一例を示すブロック図である。図１６に示すように、画像表示装置３０は、入力画像及びフィルタ画像１２１を記憶する記憶部３２、画像表示装置３０を制御する制御部３３、入力画像とフィルタ画像とを合成する合成画像生成手段としての合成画像生成部３４、階調補正手段としてのＬＵＴ（ルックアップテーブル）変換部３５、ユーザが比率（透過率とも称する）の値を設定するための操作部３６、階調輝度テーブル３７、液晶パネル３８などを備える。

なお、記憶部３２、制御部３３、合成画像生成部３４、ＬＵＴ変換部３５、操作部３６、階調輝度テーブル３７、液晶パネル３８は、それぞれ実施の形態１の記憶部１２、制御部１３、合成画像生成部１４、ＬＵＴ変換部１５、操作部１６、階調輝度テーブル２１、液晶パネル２２と同等であるので、説明は省略する。

また、制御部３３は、階調値幅を算出する算出手段としての階調範囲算出部３３１、割合算出手段としてのゲイン算出部３３２、オフセット算出手段としてのオフセット算出部３３３などを備える。

なお、階調範囲算出部３３１、ゲイン算出部３３２、オフセット算出部３３３は、それぞれ実施の形態１の階調範囲算出部１３１、ゲイン算出部１３２、オフセット算出部１３３と同等であるので、説明は省略する。

実施の形態２によれば、実施の形態１で説明したのと同様の効果を奏する画像表示装置を実現することが可能となる。なお、画像表示装置としては、例えば、映像表示装置、携帯電話機、タブレットＰＣ、表示画面を有する携帯機器などを含む。

（実施の形態３）
図１７は実施の形態３の画像生成装置４０の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の画像生成装置１０との違いは、コントラスト調整部１７を備える点である。

コントラスト調整部１７は、実施の形態１の階調輝度テーブル２１のＬＵＴと同様の機能を備えるものである。すなわち、コントラスト調整部１７は、モニタなどの画像表示装置において、階調０の輝度を高くするようにＬＵＴ変換部１５の出力階調を補正することで、モニタ上でのコントラスト比を調整する。

紙媒体のコントラスト比は、例えば、新聞が６〜７：１、コピー用紙（再生紙）が１０〜１１：１、コピー用紙（普通の白紙）が３０：１、プリンタ写真用紙が５０：１程度である。コントラスト比を調整することにより、例えば、フィルタ画像として紙の「しわ」又は「ムラ」を表した紙模様のものを用いた場合に、出力画像を紙媒体に近い状態で表示することが可能となる。なお、コントラスト比を３０：１程度にすることで、一般的な印刷物が通常有するコントラスト比とすることができる。

１０、４０ 画像生成装置
２０、３０ 画像表示装置
１３、３３ 制御部
１３１、３３１ 階調範囲算出部
１３２、３３２ ゲイン算出部
１３３、３３３ オフセット算出部
１４、３４ 合成画像生成部
１５、３５ ＬＵＴ変換部
１６、３６ 操作部
１７ コントラスト調整部
２１、３７ 階調輝度テーブル

Claims (9)

1. 第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する合成画像生成手段を備える画像生成装置において、
   前記合成画像の階調値を所定の条件で変換する階調変換手段と、
   前記合成画像の階調幅を算出する算出手段と、
   該算出手段で算出した階調幅に基づいて前記所定の条件を変更する条件変更手段と
   を備えることを特徴とする画像生成装置。
2. 前記算出手段は、
   前記比率及び前記第２画像の階調幅に基づいて前記合成画像の階調幅を算出するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
3. 前記条件変更手段は、
   前記合成画像の階調幅が前記第１画像の階調幅になるよう該合成画像の階調幅を伸長又は圧縮すべく前記所定の条件を変更するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像生成装置。
4. 前記階調変換手段は、
   入力階調値を出力階調値へ変換するルックアップテーブルを有し、
   前記条件変更手段は、
   前記ルックアップテーブルの出力階調値を書き換えることにより前記所定の条件を変更するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像生成装置。
5. 前記階調変換手段で階調値を変換して得られた出力画像のコントラスト比を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像生成装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像生成装置と、該画像生成装置で階調値を変換して得られた出力画像を表示する画像表示装置とを備える画像生成システムにおいて、
   前記画像表示装置は、
   前記出力画像のコントラスト比を調整する調整手段を備えることを特徴とする画像生成システム。
7. 第１画像に第２画像を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する画像表示装置において、
   前記合成画像の階調値を所定の条件で変換する階調変換手段と、
   前記合成画像の階調幅を算出する算出手段と、
   該算出手段で算出した階調幅に基づいて前記所定の条件を変更する条件変更手段と、
   前記階調変換手段で階調値が変換された出力画像のコントラスト比を調整する調整手段と
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
8. コンピュータに、第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成させるためのコンピュータプログラムにおいて、
   コンピュータに、
   前記合成画像の階調値を所定の条件で変換するステップと、
   前記合成画像の階調幅を算出するステップと、
   算出した階調幅に基づいて前記所定の条件を変更するステップと
   を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
9. 第１画像及び第２画像の階調値を任意の比率で重畳させて合成画像を生成する合成画像生成手段を備える画像生成装置による画像生成方法において、
   前記合成画像の階調値を所定の条件で変換するステップと、
   前記合成画像の階調幅を算出するステップと、
   算出された階調幅に基づいて前記所定の条件を変更するステップと
   を含むことを特徴とする画像生成方法。

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