JP2015507414A - スペクトル画像処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、すべて参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、2011年12月28日に出願した米国特許仮出願第61/581051号、2011年12月28日に出願した米国特許仮出願第61/581048号、および2012年12月5日に出願した米国特許仮出願第61/733551号に対する優先権の利益を主張するものである。
前記入力色値を提供するステップであって、各入力色値は、対応する分析関数に関連する、ステップと、
前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現の第1波長および第2波長を判定するステップと、
前記第1波長と、前記第2波長と、前記入力色値のうちの任意の1つおよびそれに対応する分析関数とに基づいてスケール・ファクタを計算して、前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現を合成するステップと
を含み、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現は、前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現が前記入力色値に対応する前記分析関数に適用された場合に前記入力色値を生成するように適合され、
前記第1波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現がより小さい値から前記スケール・ファクタに遷移する波長を含み、前記第2波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現が前記スケール・ファクタから前記より小さい値に遷移する波長を含む。
他の一態様によると、スペクトル展開の方法は、
前記入力色値に基づいて実質的に矩形のスペクトル表現を合成する方法に従って実質的に矩形のスペクトル表現を合成するステップと、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現に複数のフィルタ・バンクを適用して、入力色値によって表されるスペクトルを展開する展開された色値を生成するステップであって、展開された色値の個数は入力色値の個数より多い、ステップと
を含む。
他の一態様によると、画像処理の方法は、
前記スペクトル展開の方法に従ってスペクトル展開を実行するステップと、
前記展開された色値を処理するステップと、
前記処理された展開された色値を前記入力色値に対応する色空間に射影するステップと
を含む。
一態様によると、入力色値に基づいて実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成されたシステムであって、前記入力色値は、画像の入力スペクトルに基づき、各入力色値は、対応する分析関数に関連する、システムは、
前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現の第1波長および第2波長を判定するように構成された波長判定モジュールと、
前記第1波長と、前記第2波長と、前記入力色値のうちの任意の1つおよびそれに対応する分析関数とに基づいてスケール・ファクタを計算し、前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成されたスケール・ファクタ計算モジュールと
を含み、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現は、前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現が前記入力色値に対応する前記分析関数に適用された場合に前記入力色値を生成するように適合され、
前記第1波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現がより小さい値から前記スケール・ファクタに遷移する波長を含み、前記第2波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現が前記スケール・ファクタから前記より小さい値に遷移する波長を含む。
一態様によると、スペクトル展開システムは、
実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成された、前記入力色値に基づいて実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成されたシステムを含むスペクトル合成モジュールと、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現から展開された色値を生成し、入力色値によって表されるスペクトルを展開するように構成された複数のフィルタ・バンクであって、展開された色値の個数は入力色値の個数より多い、フィルタ・バンクと
を含む。
一態様によると、画像処理システムは、前記スペクトル展開システムと、
前記展開された色値を処理するように構成された処理モジュールと、
前記処理された展開された色値を前記入力色値に対応する色空間に射影するように構成された射影モジュールと
を含む。
一態様によると、コンピュータ可読媒体は、コンピュータに前記方法を実行させる命令のセットを含む。
図1Aに、本開示の実施形態による画像処理方法を示す。図1Bに、スペクトル合成モジュール(600A)およびそれに続くフィルタ・バンク(700)を含む図1Aの展開モジュールを示す。図1Cに示されているように、処理は、必ずしも画像取込デバイス内で発生するとは限らない。その場合に、実質的に矩形の表現への展開およびそれに続く正確な色を提示するためのオリジナル領域への射影(セクション2でさらに説明する)だけがある場合がある。
Oi=MijTj[Ij]
i,j=1,…,N
ここで、Ijは、第j入力色チャネル値(たとえば、RGB表現のR、G、もしくはB、またはRYGCBV表現のR、Y、G、C、B、もしくはV)を表し、Tjは、Ijに適用される非線形変換を表し、Mijは、NxN行列を表し、Oiは、第i出力色チャネル値を表す。
本開示の追加実施形態によれば、スペクトル合成方法を、画像取込デバイス処理に適用することができる。図9に、現代のディジタル画像取込デバイスで実行される処理方法を示す(参照によってその全体が本明細書に組み込まれている参考文献[6]を参照されたい)。入力スペクトルS(λ)から生じる生画像取込デバイス・センサ出力(905)(たとえば、R値、G1値、G2値、およびB値)が、まず、線形化(必要な場合に)、デベイヤリング(deBayering)(たとえば、単一チップ・センサについて)、およびホワイトバランスのうちの1つまたは複数を含む方法に従って処理される(910)。ベイヤ・フィルタ・モザイクは、画像取込デバイス内の光センサの正方形グリッド上にRGB色フィルタを配置するための色フィルタ・アレイである。フルカラー画像の入手は、デベイヤリングと称するステップでこのプロセスを逆転することを含む(参照によってその全体が本明細書に組み込まれている参考文献[7]を参照されたい)。ホワイトバランスは、特定の色を正しくレンダリングするための原色(たとえば、赤、緑、および青)の強度の調整である(参照によってその全体が本明細書に組み込まれている参考文献[8]を参照されたい)。
[1]wikipedia.org/wiki/Multispectral_image、2011年12月6日に検索
[2]Wyszecki,G.およびStiles,W.S.、Color Science:Concepts and Methods,Quantitative Data and Formulae、Wiley−Interscience、2002年、187〜188頁
[3]M.Parmar他、「A Database of High Dynamic Range Visible and Near−infrared Multispectral Images」、Proc.IS&T/SPIE Electronic Imaging 2008:Digital Photography IV
[4]wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space、2011年11月29日に検索
[5]MacAdam,David L.、「The Theory of the Maximum Visual Efficiency of Color Materials」、J.Optical Soc.Am.、Vol.25、249〜252頁、1935年
[6]「Color Image Processing Pipeline. A General Survey of Digital Still Camera Processing」、IEEE Signal Processing Magazine、vol.22、no.1、34〜43頁、2005年
[7]wikipedia.org/wiki/Bayer_filter、2011年12月6日に検索
[8]wikipedia.org/wiki/White_balance、2011年12月6日に検索
[9]Logvinenko,Alexander D.、「An Object Color Space」、J.Vision.9(11):5、1〜23頁、2009年
a)マカダム効率
b)完全(すべての可能な色度)
c)3自由度
d)最大限にコンパクトなスペクトル
Claims (35)
- 入力色値に基づいて実質的に矩形のスペクトル表現を合成する方法であって、前記入力色値は、画像の入力スペクトルに基づく、方法において、
前記入力色値を提供するステップであって、各入力色値は、対応する分析関数に関連する、ステップと、
前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現の第1波長および第2波長を判定するステップと、
前記第1波長と、前記第2波長と、前記入力色値のうちの任意の1つおよびそれに対応する分析関数とに基づいてスケール・ファクタを計算して、前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現を合成するステップと
を含み、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現は、前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現が前記入力色値に対応する前記分析関数に適用された場合に前記入力色値を生成するように適合され、
前記第1波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現がより小さい値から前記スケール・ファクタに遷移する波長を含み、前記第2波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現が前記スケール・ファクタから前記より小さい値に遷移する波長を含む
方法。 - 前記矩形のスペクトル表現の前記より小さい値は、0と等しい、請求項1に記載の方法。
- 前記第1波長および前記第2波長を判定する前記ステップは、
前記入力色値のうちの2つを前記入力色値のすべての合計によって除算するステップと、
除算する前記ステップの結果をマッピングするのに2次元ルックアップ・テーブルを使用して、前記第1波長および前記第2波長を判定するステップと
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記スケール・ファクタを計算する前記ステップは、
前記実質的に矩形のスペクトル表現の前記第1波長および前記第2波長によって定義される区間にわたって分析関数の周回積分を実行するステップであって、前記分析関数は、前記提供された入力色値の中からの入力色値に関連する、ステップと、
関連する対応する入力色値を前記周回積分の結果によって除算して、前記スケール・ファクタを計算するステップと
を含む、請求項2または3のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の前記方法に従って実質的に矩形のスペクトル表現を合成するステップと、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現に複数のフィルタ・バンクを適用して、入力色値によって表されるスペクトルを展開する展開された色値を生成するステップであって、展開された色値の個数は入力色値の個数より多い、ステップと
を含む、スペクトル展開の方法。 - 請求項5に記載の前記方法に従ってスペクトル展開を実行するステップと、
前記展開された色値を処理するステップと、
前記処理された展開された色値を前記入力色値に対応する色空間に射影するステップと
を含む、画像処理の方法。 - 処理する前記ステップは、スペクトル色補正を含む、請求項6に記載の方法。
- 処理する前記ステップは、非線形変換とそれに続く行列乗算とを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記入力色値は、RGB(赤、緑、青)色空間について定義される、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記入力色値は、XYZ(CIE 1931)色空間について定義される、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記展開された色値は、RYGCBV(赤、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記展開された色値は、ROYGCBV(赤、橙、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記入力色値は、RGB(赤、緑、青)色空間について定義され、前記展開された色値は、RYGCBV(赤、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記入力色値は、RGB(赤、緑、青)色空間について定義され、前記展開された色値は、ROYGCBV(赤、橙、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記入力色値は、XYZ(CIE 1931)色空間について定義され、前記展開された色値は、RYGCBV(赤、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記入力色値は、XYZ(CIE 1931)色空間について定義され、前記展開された色値は、ROYGCBV(赤、橙、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記入力色値は、負の値を含むことができる、請求項1から16のいずれか1項に記載の方法。
- 入力色値に基づいて実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成されたシステムであって、前記入力色値は、画像の入力スペクトルに基づき、各入力色値は、対応する分析関数に関連する、システムにおいて、
前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現の第1波長および第2波長を判定するように構成された波長判定モジュールと、
前記第1波長と、前記第2波長と、前記入力色値のうちの任意の1つおよびそれに対応する分析関数とに基づいてスケール・ファクタを計算し、前記入力色値に基づいて前記実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成されたスケール・ファクタ計算モジュールと
を含み、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現は、前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現が前記入力色値に対応する前記分析関数に適用された場合に前記入力色値を生成するように適合され、
前記第1波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現がより小さい値から前記スケール・ファクタに遷移する波長を含み、前記第2波長は、前記実質的に矩形のスペクトル表現が前記スケール・ファクタから前記より小さい値に遷移する波長を含む
システム。 - 前記矩形のスペクトル表現の前記より小さい値は、0と等しい、請求項18に記載のシステム。
- 前記波長判定モジュールは、
前記入力色値のうちの2つを前記入力色値のすべての合計によって除算するように構成された除算モジュールと、
前記第1波長および前記第2波長を判定する前記除算モジュールの出力をマッピングするように構成された2次元ルックアップ・テーブルと
を含む、請求項19に記載のシステム。 - 前記スケール・ファクタ計算モジュールは、
前記実質的に矩形のスペクトル表現の前記第1波長および前記第2波長によって定義される区間にわたって分析関数の周回積分を実行するように構成された周回積分モジュールであって、前記分析関数は、提供された入力色値の中からの入力色値に関連する、周回積分モジュールと、
関連する対応する入力色値を前記周回積分の結果によって除算して、前記スケール・ファクタを計算するように構成された除算モジュールと
を含む、請求項19または20のいずれか1項に記載のシステム。 - 実質的に矩形のスペクトル表現を合成するように構成された請求項18から21のいずれか1項に記載の前記システムを含むスペクトル合成モジュールと、
前記合成された実質的に矩形のスペクトル表現から展開された色値を生成し、入力色値によって表されるスペクトルを展開するように構成された複数のフィルタ・バンクであって、展開された色値の個数は入力色値の個数より多い、フィルタ・バンクと
を含む、スペクトル展開システム。 - 請求項22に記載のスペクトル展開システムと、
前記展開された色値を処理するように構成された処理モジュールと、
前記処理された展開された色値を前記入力色値に対応する色空間に射影するように構成された射影モジュールと
を含む画像処理システム。 - 前記処理モジュールは、スペクトル色補正モジュールを含む、請求項23に記載のシステム。
- 前記処理モジュールは、非線形変換とそれに続く行列乗算とを実行するように構成される、請求項23に記載のシステム。
- 前記入力色値は、RGB(赤、緑、青)色空間について定義される、請求項18から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記入力色値は、XYZ(CIE 1931)色空間について定義される、請求項18から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記展開された色値は、RYGCBV(赤、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項22から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記展開された色値は、ROYGCBV(赤、橙、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項22から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記入力色値は、RGB(赤、緑、青)色空間について定義され、前記展開された色値は、RYGCBV(赤、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項22から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記入力色値は、RGB(赤、緑、青)色空間について定義され、前記展開された色値は、ROYGCBV(赤、橙、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項22から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記入力色値は、XYZ(CIE 1931)色空間について定義され、前記展開された色値は、RYGCBV(赤、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項22から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記入力色値は、XYZ(CIE 1931)色空間について定義され、前記展開された色値は、ROYGCBV(赤、橙、黄、緑、シアン、青、紫)色空間について定義される、請求項22から25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記入力色値は、負の値を含むことができる、請求項18から33のいずれか1項に記載のシステム。
- コンピュータに請求項1から17のうちの1つまたは複数に記載の方法を実行させる命令のセットを含むコンピュータ可読媒体。
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