JP3580613B2 - 写真の露光状態の判定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真フィルム等に記録されている画像を読み取って得られた画像データから、写真の露光状態を判定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平６−２３３０５２号公報に示されているように、写真フィルムに記録されている画像を読み取って画素毎の濃度を示す画像データを得、これらの画像データに基づいて光ビームを変調し、この変調された光ビームにより感光材料を走査して該感光材料に画像を記録するようにした写真プリンタが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の写真プリンタにおいては、適正露光で撮影されたフィルムのみならず、露光不足あるいは露光過剰で撮影されたフィルムから画像を読み取り、その画像を感光材料に記録することも当然有り得る。このように不適正な露光で撮影されたフィルムは、その特性曲線のいわゆる「足」あるいは「肩」の部分まで利用して写真像を記録しているので、そのフィルムを読み取って得た画像データをそのまま用いて感光材料に画像を記録すると、高濃度域あるいは低濃度域において記録像のコントラストが不十分となってしまう。
【０００４】
そこで従来より、例えば特表平４−５０４９４４号に示されているように、不適正な露光で撮影されたフィルムを読み取って得た画像データを、フィルムの特性曲線の逆特性の非線形変換処理にかけ、この変換処理後の画像データに基づいて感光材料に画像を記録することが提案されている。
【０００５】
このような非線形変換処理を行なう際には、非線形変換特性を適切に定めるために、画像データがどのような露光状態（適正露光、露光不足あるいは露光過剰）で、つまりフィルム特性曲線のどの範囲を使って撮影されたフィルムからのものであるかを知る必要がある。そのために上記特表平４−５０４９４４号には、画像データとフィルムベース濃度との比較結果に応じて露光状態を判定する方法が示されている。
【０００６】
しかし、このような露光状態の判定方法においては、フィルム毎にそのベース濃度を実測しなければならないから、そのための濃度測定手段が必要になって写真プリンタのコストアップを招く、露光状態の判定に時間がかかる、といった問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、写真フィルム等に記録されている画像を読み取って得られた画像データから、写真の露光状態を簡単に判定することができる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による写真の露光状態の判定方法は、フィルム等の写真感光材料を読み取って得た画像データのみから露光状態を判定できるようにしたものであり、詳しくは、
上述のような画像データのヒストグラムを求め、
このヒストグラムにおける特定点（データ最小点や最大点）の濃度値と、画像データのダイナミックレンジとを求め、
上記特定点の濃度値が第１の所定濃度値よりも小で、かつ、上記ダイナミックレンジが所定値よりも小のときに露光不足と判定し、
上記特定点の濃度値が第２の所定濃度値よりも大で、かつ、上記ダイナミックレンジが所定値よりも小のときに露光過剰と判定することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の効果】
感光材料に記録されている写真を読み取って得た画像データが示す濃度値が全体的にかなり小さければ、その写真は露光不足で撮影されたものである可能性が高い。反対に、感光材料に記録されている写真を読み取って得た画像データが示す濃度値が全体的にかなり大きければ、その写真は露光過剰で撮影されたものである可能性が高い。
【００１０】
そこで基本的には、画像データのヒストグラムにおける特定点の濃度値が、適当に定めた第１の所定濃度値よりも小ならば露光不足、該特定点の濃度値が、適当に定めた第２の所定濃度値よりも大ならば露光過剰と考えることができるが、この特定点の濃度値は感光材料の種類によっても異なる（例えばフィルムの場合はそのベース濃度に応じて異なる）ので、この特定点の濃度値のみに基づいて露光状態を判定すると、誤った判定をしてしまう恐れもある。
【００１１】
他方、写真感光材料を読み取って得た画像データのダイナミックレンジがある程度大きければ、その写真はフィルム特性曲線の線形の部分のみを利用して撮影されたものである可能性が高い。それに対して、このダイナミックレンジが通常より小さい場合、その写真は露光不足や露光過剰でフィルム特性曲線の「足」あるいは「肩」の部分まで利用したために、ダイナミックレンジが圧縮されていると考えることができる。
【００１２】
そこで、画像データのヒストグラムにおける特定点の濃度値のみから露光状態を判定せずに、この画像データのダイナミックレンジが所定値よりも小であるということも露光不足あるいは露光過剰の判定条件とすれば、露光不足あるいは露光過剰を正確に判定できるようになる。
【００１３】
以上の通り本発明による写真の露光状態の判定方法は、フィルム等の写真感光材料を読み取って得た画像データのみから露光状態を判定できるから、フィルムのベース濃度を測定する手段等は必要とせずに、露光状態を短時間内で判定可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の方法により写真の露光状態を判定するデジタル写真プリンタの一例を示すものである。
【００１５】
この図１に示すデジタル写真プリンタは、カラー写真フィルム１０の端部に貼付されたチェックテープに記載されたフィルム番号を読み取るスキャナ２０と、写真フィルム１０の撮影コマ１１毎に形成されたバーコードを読み取るバーコードリーダ２１と、フィルム１０のパーフォレーションと噛合しつつ回転してフィルム１０を搬送するスプロケット２２と、スプロケット２２を駆動するモータ２３と、スキャナ２０により読み取られたフィルム番号およびバーコードリーダ２１により読み取られたコマ番号をデータバスに送るとともに、モータ２３の駆動制御信号をモータ２３に送るフィルムスキャナ制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）４０とを有している。
【００１６】
またこのデジタル写真プリンタは、白色光を発する光源３１、調光ユニット３２、色分解ユニット３３および拡散ボックス３４からなり、フィルム１０の撮影コマ１１に読取光を照射する光源ユニット３０と、この光源ユニット３０からの読取光が照射された撮影コマ１１に記録されている画像（透過画像）をレンズ５１を介して光電的に読み取るＣＣＤ５２と、このＣＣＤ５２が出力する画像信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換器５３と、このＡ／Ｄ変換器５３から出力されたデジタル画像データに対して画像処理を施してフレームメモリ５５に出力する第１の画像処理装置５４と、フレームメモリ５５に一旦記憶された画像処理済みのデジタル画像データに対して必要に応じて画像処理パラメータの変更された画像処理を施す第２の画像処理装置５６と、画像処理済みのデジタル画像データに基づいた変調信号を出力する変調器ドライバ５７とを備えている。
【００１７】
さらにこのデジタル写真プリンタは、上記変調器ドライバ５７が出力する変調信号に基づいた可視画像を再生するプリンタ６０と、プリンタ制御Ｉ／Ｆ５８と、フレームメモリ５５に記憶されたデジタル画像データをデータバスを介して記憶するハードディスク７５と、上記デジタル画像データに基づく可視画像を必要に応じて再生し、また画像処理条件等を表示するＣＲＴモニタ７１と、表示Ｉ／Ｆ７０と、画像処理条件、画像処理条件の補正値、画像検索用情報等を入力するキーボード７３と、キーボードＩ／Ｆ７２と、ＣＰＵ（中央処理装置）７４と、他のデジタル写真プリンタシステムと通信回線を介して接続する通信ポート７６と、プリンタ６０により再生された写真プリントを検査する検品場所に配置されて必要に応じて焼直し指示を入力するキーボード７８と、キーボードＩ／Ｆ７７とを備えている。上記ＣＰＵ７４は、スキャナ４１およびバーコードリーダ４２により読み取られたフィルム番号およびコマ番号からなる画像検索用情報と、画像処理装置５４から入力された画像処理条件と、フレームメモリ５５から入力されたデジタル画像データとを対応付けしてハードディスク７５に記憶させ、またキーボード７３から入力された画像検索用情報に対応する画像に関するデジタル画像データをハードディスク７５から検索制御し、さらに、データバスに接続された各機器を制御する。
【００１８】
上記プリンタ６０は、詳しくは、プリント部と現像処理部と乾燥部とから構成されている。プリント部は、長尺の印画紙９０をロール状にして貯蔵するマガジン６２と、変調器ドライバ５７が出力する変調信号に基づいて露光光を変調し、この露光光により印画紙９０を長手方向と直角な方向に走査（主走査）する露光スキャナ６１と、印画紙９０に位置決め用の基準孔を穿孔するホールパンチユニット６３と、この基準孔を基準として印画紙９０を副走査方向（長手方向）に搬送する副走査ドライブ系６４と、プリンタ制御Ｉ／Ｆ５８を介して入力された画像検索用情報を印画紙９０の裏面に印字する裏印字ユニット６５とから構成されている。
【００１９】
一方乾燥部は、通常の乾燥手段に加えて、乾燥の完了した露光済みの印画紙
（写真プリント）９０を１枚ずつ切断するカッター６６と、この１枚ずつ切断された写真プリント９０を整列して並べるソーター６７とを備えている。
【００２０】
次に、このデジタル写真プリンタの作用について説明する。まず、ＣＰＵ７４はフィルムスキャナ制御Ｉ／Ｆ４０を介してモータ２３を駆動し、モータ２３に連結されたスプロケット２２が回転してフィルム１０を搬送する。このフィルム１０の搬送中に、チェックテープに記載のフィルム番号がスキャナ２０により読み取られて、ＣＰＵ７４に入力される。また同様に、バーコードリーダ４１が撮影コマ１１毎に設けられたコマ番号を示すバーコードを読み取り、その読み取った内容がフィルムスキャナ制御Ｉ／Ｆ４０を介してＣＰＵ７４に入力される。
【００２１】
バーコードが読み取られた撮影コマ１１には、光源ユニット３０から光が照射され、そのコマに記録されている画像がレンズ５１によってＣＣＤ５２上に結像される。ＣＣＤ５２はこの画像を読み取り、その出力信号はＡ／Ｄ変換器５３によってデジタル化されて、画素毎のデジタル画像データが得られる。
【００２２】
この際、光源３１からの光の光路に色分解ユニット３３のＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色フィルタが順次挿入され、その都度ＣＣＤ５２による画像読取りがなされる。そこでＡ／Ｄ変換器５３からは、画素毎の各色濃度を示すデジタル画像データＤ１、Ｄ２、Ｄ３が得られる。なお本例では、デジタル画像データＤ１、Ｄ２、Ｄ３がそれぞれ赤、緑、青色濃度を示すものとし、以下ではそれらを各々画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢと称することする。
【００２３】
第１の画像処理装置５４は、入力されたデジタル画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢがネガ画像に関するものである場合はそれらに反転処理を施すとともに、後に該画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢにより写真プリントに可視画像を再生したときに最適な濃度、階調、色、シャープネスとなるように、画像データに対して予め設定された画像処理アルゴリズムに従った画像処理を施し、フレームメモリ５５にその処理済みの画像データを出力する。
【００２４】
なお厳密には、画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢそのものではなく、グレーバランス調整処理を受けた後の画像データに上記反転処理や画像処理が施されるものであるが、このグレーバランス調整は本発明とは直接関わりがないので、それについての説明は省略する。
【００２５】
フレームメモリ５５に入力された画像データは、そこに一旦記憶されるとともに、データバスを通じてＣＰＵ７４にも入力される。そこで、読み取った画像が最適な濃度、階調となるように、データバスを介して入力された画像データに基づいてＣＰＵ７４がＣＣＤ５２のダイナミックレンジ等を最適に調整したり、あるいは光源ユニット３０による照射光量を最適に調整することが可能となる。
【００２６】
一方、フレームメモリ５５に記憶された画像データはデータバスを介してＣＲＴモニタ７１に入力され、ＣＲＴモニタ７１はこの画像データに基づいて可視画像を表示する。そこで、この表示画像を操作者（または受注者）が観察し、必要に応じてより最適な濃度、階調、色、シャープネスの可視画像が再生されるように、画像処理の補正量をキーボード７３から入力することができる。
【００２７】
キーボード７３から入力された補正量は第２の画像処理装置５６に入力される。第２の画像処理装置５６はフレームメモリ５５に記憶された画像データに対して、上記補正量に応じた画像処理を施し、変調器ドライバー５７に画像処理を施した画像データを出力する。補正の必要がない場合には第２の画像処理装置５６はフレームメモリ５５に記憶された画像データをそのまま変調器ドライバー５７に出力する。
【００２８】
プリンタ６０は、プリンタ制御Ｉ／Ｆ５８を介してＣＰＵ７４により駆動制御される。すなわちプリント部では、まず副走査ドライブ系６４が、マガジン６２から所定の搬送通路に沿って延びる印画紙９０を副走査方向に搬送する。搬送通路上に設けられたホールパンチユニット６３は、例えば写真プリント１枚分の送り量に相当する長さ間隔毎に、印画紙９０の側縁部付近に同期基準となる基準孔を穿孔する。プリンタ６０においては、この基準孔を同期基準として印画紙９０が搬送される。
【００２９】
印画紙９０は、露光スキャナ６１が発する画像データに基づいて変調された光により主走査され、また上記のように搬送されることによって副走査され、そこでこの印画紙９０には画像データに基づく可視画像が走査露光される。なお印画紙搬送速度はＣＰＵ７４によって制御され、主走査と副走査の同期が取られる。
【００３０】
その後印画紙９０は、プリント部から搬送通路に沿って現像処理部に搬送され、ここで所定の現像処理および水洗処理を受けた後、乾燥部に送られる。乾燥部では、現像処理部で水洗処理された印画紙９０を乾燥処理し、乾燥の完了した印画紙９０はカッター６６により、基準孔を同期の基準とした写真プリントの１枚の大きさに対応したピースに切り分けられる。
【００３１】
ここで第１の画像処理装置５４は、デジタル画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢに前述のような画像処理を施すとともに、それに先立ってこれらのデジタル画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢに非線形変換処理を施す。この非線形変換処理は、デジタル画像データＤＲ、ＤＧ、ＤＢをまとめて入力画像データＤと表したとき、図２の（１）に示すような非線形特性で出力画像データＤｏ に変換するものであり、この変換特性は、同図の（２）に示すネガフィルム１０の撮影露光量対発色濃度特性の逆特性とされている。
【００３２】
以下、この非線形変換処理について詳しく説明する。フィルム１０に対する露光が適正で、撮影露光量の範囲が例えば図２（２）のＷＥで示す適正範囲にある場合は、フィルム１０の特性曲線のほぼ線形の範囲のみが利用される。このときのフィルム１０の発色濃度範囲、つまり画像データＤの範囲はＷＤとなる。
【００３３】
それに対して、露光不足のために撮影露光量の範囲が同図（２）のＷＥ’で示す範囲となっている場合は、フィルム特性曲線の「足」の部分にかかって撮影がなされるので、画像データＤの範囲はＷＤ’となって、そのダイナミックレンジが圧縮される。このような画像データＤをそのまま用いて写真画像を印画紙９０に記録すると、その記録画像は、低濃度域のコントラストが低いものとなってしまう。また、このような不具合を回避するために、露光不足のときの画像データＤに対して一律にコントラストを高める処理を施すと、印画紙９０に記録される画像は中濃度域のコントラストが不自然に高いものとなってしまう。
【００３４】
以上のような問題を招かないように、図２の（１）に示す非線形特性、つまりフィルム１０の特性曲線の逆特性に従って入力画像データＤを出力画像データＤｏ に変換するのであるが、その際、同図の非線形特性に対して画像データＤの入力範囲をどのように設定するかが問題となる。つまり、適正露光の写真についての入力画像データＤならば、同図にＷＤで示すように、最小データ値が原点からΔのところに有るように画像データ入力範囲を設定しなければならないし、また、露光不足の写真についての入力画像データＤならば、同図にＷＤ’で示すように、最小データ値が原点からΔ’のところに有るように画像データ入力範囲を設定しなければならない。
【００３５】
本例の写真プリンタは、上記画像データＤの入力範囲を適切に定めるために、本発明による露光状態の判定方法を適用している。次に、この露光状態の判定方法について詳しく説明する。
【００３６】
第１の画像処理装置５４は、まず画像データＤのヒストグラムを作成する。このヒストグラムは、例えば図３に示すようなものとなる。画像処理装置５４は次に、このヒストグラムにおける特定点としてデータ最小点Ｄｍｉｎ の濃度値と、画像データＤのダイナミックレンジＤＲとを求める。このダイナミックレンジＤＲは、データ最大点をＤｍａｘ とすると、ＤＲ＝Ｄｍａｘ −Ｄｍｉｎ として求められる。なお上記データ最小点Ｄｍｉｎ の濃度値は、撮影シーンの中で最も暗い点、いわゆるシャドー点を示すものであると考えられるので、以下この濃度値をシャドー点濃度ＳＤと表わす。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、図２の（２）の縦軸においてシャドー点濃度ＳＤがどの位置に有るかを求めることにより、フィルム１０に対する露光状態を判定することができる。そこで、図２の（２）の縦軸上の位置をｘとおき、シャドー点濃度ＳＤの位置ｘを求める。そのために第１の画像処理装置５４は、図４の（１）および（２）に示すような確率関数を記憶している。
【００３８】
図４の（１）に示すのは、シャドー点濃度ＳＤの値毎に、それがとり得る位置ｘの確率Ｐ１を規定した関数である。この関数は、シャドー点濃度ＳＤが第１の所定濃度値ＳＤ１よりも小の範囲においては、比較的小さいｘの値をとる確率が存在し、シャドー点濃度ＳＤが第２の所定濃度値ＳＤ２よりも大の範囲においては、比較的大きいｘの値をとる確率が存在し、第１の所定濃度値ＳＤ１と第２の所定濃度値ＳＤ２との間の一領域においては中程度のｘの値をとる確率が存在するように規定されたものである。
【００３９】
また図４の（２）に示すのは、ダイナミックレンジＤＲの値毎に、シャドー点濃度ＳＤがとり得る位置ｘの確率Ｐ２を規定した関数である。この関数は、ダイナミックレンジＤＲが所定値ＤＲ１よりも小の範囲においては、シャドー点濃度ＳＤが比較的小さいｘの値、あるいは比較的大きいｘの値をとる確率が存在するように規定されたものである。なおこの図４の（１）および（２）に示すような確率関数は、フィルム種毎に経験、実験に基づいて規定すればよい。
【００４０】
第１の画像処理装置５４は、前述のようにしてシャドー点濃度ＳＤとダイナミックレンジＤＲとを求めると、そのシャドー点濃度ＳＤの値に関する各ｘ値の確率Ｐ１と、そのダイナミックレンジＤＲの値に関する各ｘ値の確率Ｐ２とを求め、これら両確率の積Ｐ（ｘ）＝Ｐ１×Ｐ２が最大となるｘの値を求める。
【００４１】
このようにして求められるｘの値は、露光不足の場合は比較的小さくなり、露光過剰の場合は比較的大きくなる。つまりこのｘの値に応じて、露光不足および露光過剰を判定することができる。そこでこのｘの値をそのまま、あるいはそれに適当な係数を乗じる等したものを、図２の（１）における入力画像データＤの最小値と原点との距離として規定すれば、露光不足の場合は該距離がΔ’のように小さくなって、低濃度域のコントラストを高めるように非線形変換処理がなされ、露光過剰の場合は上記距離がΔ”のように大きくなって、高濃度域のコントラストを高めるように非線形変換処理がなされる。また適正露光の場合は、上記距離はΔのようになり、一部濃度域のコントラストを高めるような処理はなされないことになる。
【００４２】
なお、以上説明した実施の形態においては、露光不足および露光過剰を判定するために、シャドー点濃度ＳＤを第１の所定濃度値ＳＤ１および第２の所定濃度値ＳＤ２と比較しているが、画像データのヒストグラムにおけるその他の特定点の濃度値、例えばハイライト点濃度を第１および第２の所定濃度値と比較しても、同様にして露光不足および露光過剰を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するデジタル写真プリンタの一例を示す概略図
【図２】上記デジタル写真プリンタにおける非線形変換処理を説明するグラフ
【図３】上記デジタル写真プリンタにおいて得られた画像データのヒストグラムを説明するグラフ
【図４】上記デジタル写真プリンタにおいて、露光状態判定のために用いられる確率関数を説明するグラフ
【符号の説明】
１０ フィルム
１１ 撮影コマ
３０ 光源ユニット
５１ レンズ
５２ ＣＣＤ
５３ Ａ／Ｄ変換器
５４ 画像処理装置

Claims (1)

1. 写真感光材料を読み取って得られた画像データのヒストグラムを求め、
   このヒストグラムにおける特定点の濃度値と、画像データのダイナミックレンジとを求め、
   前記特定点の濃度値が第１の所定濃度値よりも小で、かつ、前記ダイナミックレンジが所定値よりも小のときに露光不足と判定し、
   前記特定点の濃度値が第２の所定濃度値よりも大で、かつ、前記ダイナミックレンジが所定値よりも小のときに露光過剰と判定することを特徴とする写真の露光状態の判定方法。

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