JP3726223B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルフォトプリンタに好適に利用されるデジタルの画像処理の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
現在、ネガフィルム、リバーサルフィルム等の写真フィルム(以下、フィルムとする)に撮影された画像の感光材料(印画紙)への焼き付けは、フィルムの画像を感光材料に投影して感光材料を面露光する、いわゆる直接露光(アナログ露光)が主流である。
【0003】
これに対し、近年では、デジタル露光を利用する焼付装置、すなわち、フィルムに記録された画像を光電的に読み取って、読み取った画像をデジタル信号とした後、種々の画像処理を施して記録用の画像データとし、この画像データに応じて変調した記録光によって感光材料を走査露光して画像(潜像)を記録し、(仕上り)プリントとするデジタルフォトプリンタが実用化された。
【0004】
デジタルフォトプリンタでは、画像をデジタルの画像データとして、画像データ処理によって焼付時の露光条件を決定することができるので、逆光やストロボ撮影等に起因する画像の飛びやツブレの補正、シャープネス(鮮鋭化)処理等を好適に行って、従来の直接露光では得られなかった高品位なプリントを得ることができる。また、画像の合成や分割、文字の合成等も画像データ処理で行うことができ、用途に応じて自由に編集/処理したプリントも出力可能である。
しかも、デジタルフォトプリンタによれば、画像をプリント(写真)として出力するのみならず、画像データをコンピュータ等に供給したり、フロッピーディスク等の記録媒体に保存しておくこともできるので、画像データを、写真以外の様々な用途に利用することができる。
さらに、デジタルフォトプリンタによれば、フィルムに撮影された画像以外にも、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像デバイスで撮影された画像(画像データ)も、プリントとして出力することができる。
【0005】
このようなデジタルフォトプリンタは、基本的に、フィルムに読取光を入射して、その投影光を読み取ることによって、フィルムに記録された画像を光電的に読み取るスキャナ(画像読取装置)と、スキャナによって読み取られた画像データやデジタルカメラ等から供給された画像データに所定の画像処理を施し、画像記録のための画像データすなわち露光条件とする画像処理装置と、画像処理装置から出力された画像データに応じて、例えば光ビーム走査によって感光材料を走査露光して潜像を記録するプリンタ(画像記録装置)と、プリンタによって露光された感光材料に現像処理を施して、画像が再生された(仕上り)プリントとするプロセサ(現像装置)とを有して構成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、あるシーンを光学的に撮影する際に、そのシーンが高コントラストシーンである場合には、撮影媒体の有するダイナミックレンジの関係で、そのシーンの持つ情報(画像)をすべて記録することができず、プリントとして再生するために十分な画像データが得られない場合がある。
特に、デジタルカメラは、撮影ラチチュード(露光寛容度)が狭いので、高度な技術を持たない一般アマチュアでは、最適な条件で撮影を行うのが困難であり、高コントラストシーンでは、画像のハイライト(最低濃度)の白とびやシャドー(最高濃度)黒のつぶれが発生して、著しく画質の低い画像となってしまうことが多々ある。
【0007】
このような問題点を解決するために、デジタルカメラによって、同じシーンを異なる露光条件、例えば、CCDセンサの蓄積時間を変えて低露光量と高露光量の2条件で撮影して、画像シーンのハイライトからシャドーまでの画像データを白とびや黒つぶれなく得、得られた2つの画像(画像データ)を合成する方法や装置が提案されており、例えば、特開平6−141229号、同7−131704号、同7−131718号の各公報に開示されている。
これらによれば、撮影ラチチュードの狭いデジタルカメラでも、十分な画像データのダイナミックレンジを確保して、高コントラストシーンでも白とびや黒つぶれのない好適な画像データを得ることができる。
【0008】
しかしながら、これらの方法では、デジタルカメラのコストが向上してしまう場合があり、また、あらかじめ合成を目的とした最適な2画像を撮影する必要がある。さらに、前述のデジタルフォトプリンタによってプリントを作成する際には、必ずしも最適な画像データが得られない。
【0009】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、撮影ラチチュードの狭いデジタルカメラ等で高コントラストシーンを撮影した際でも、十分な画像データのダイナミックレンジを確保することができ、また、同シーンを異なる露光条件で撮影した複数の画像から合成に最適な画像を選択でき、また、デジタルフォトプリンタにおいて、高画質な画像が再生されたプリント(写真)を得られる画像データを得ることができる画像処理装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、同シーンを異なる露光条件で撮影した第2の複数の画像の画像データを取得する取得手段と、この取得手段によって得られた第2の複数の画像の画像の中から合成に最適な第1の複数の画像を選択する選択手段と、この選択手段が選択した前記第1の複数の画像の画像データを合成して1つの合成画像の画像データとする合成手段とを有し、この合成手段は、その画像合成の合成条件を、前記第1の複数の画像の画像データを用いて設定し、設定された合成条件を用いて前記第1の複数の画像の画像データを合成するものであり、前記選択手段は、前記第2の複数の画像の画像データおよび撮影時刻を用いて前記第1の複数の画像を選択し、前記第2の複数の画像の撮影時刻を用いて、同シーンが異なる露光条件で撮影された第3複数の画像であると判断し、この第3の複数の画像の画像データを用いて、各画像のヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムを用いて、合成に最適な前記第1の複数の画像を選択する画像処理装置を提供するものである。
また、本発明の第1の態様の画像処理装置において、前記合成手段は、前記画像合成を、前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換して行うものであることが好ましく、前記合成条件は、前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量であり、前記合成手段は、前記1つの画像および前記各画像の被写体輝度データから、それぞれ、飛びもつぶれもない画素を選択し、それぞれ、選択された画素の集合の被写体輝度データの平均値を求め、求められた前記各画像の平均値と前記1つの画像の平均値との差を、それぞれ前記各画像のシフト量として算出することがより好ましい。
【0011】
また、本発明の第2の態様は、同シーンを異なる露光条件で撮影した第2の複数の画像の画像データを取得する取得手段と、この取得手段によって得られた第2の複数の画像の画像の中から合成に最適な第1の複数の画像を選択する選択手段と、この選択手段が選択した前記第1の複数の画像の画像データを合成して1つの合成画像の画像データとする合成手段とを有し、この合成手段は、その画像合成の合成条件を、前記第1の複数の画像をそれぞれ撮影した時の撮影情報の内の撮影したカメラのシャッター速度および絞りを用いて設定し、設定された合成条件を用いて前記第1の複数の画像の画像データを合成するものであり、また、前記合成手段は、前記画像合成を、前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換して行い、前記合成条件を、前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量として設定し、前記1つの画像および前記各画像の撮影シャッター速度および撮影絞りの対数値を求め、求められた前記各画像の前記撮影シャッター速度の対数値と前記1つの画像の前記撮影シャッター速度の対数値との差と、求められた前記各画像の撮影絞りの対数値と前記1つの画像の撮影絞りの対数値との差を、前記各画像毎にそれぞれ加算して、それぞれ前記各画像のシフト量として算出することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
本発明の第1及び第2の態様においては、前記選択手段が、前記第2の複数の画像の画像データおよび撮影時刻の少なくとも一方を用いて合成に最適な前記第1の複数の画像を選択することが好ましく、前記選択手段が、前記第2の複数の画像の画像データおよび撮影時刻を用いて前記第1の複数の画像を選択することがより好ましく、前記選択手段が、前記第2の複数の画像の撮影時刻を用いて、同シーンが異なる露光条件で撮影された第3複数の画像であると判断し、この第3の複数の画像の画像データを用いて、各画像のヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムを用いて、合成に最適な前記第1の複数の画像を選択することがより一層好ましい。
【0012】
また、本発明の第3の態様は、同シーンを異なる露光条件で撮影した、合成される第1の複数の画像の画像データを取得する取得手段と、この取得手段によって得られた前記第1の複数の画像の画像データを合成して1つの合成画像の画像データとする合成手段と、この合成手段によって合成された合成画像の画像データに覆い焼き処理を施す画像処理手段とを有し、前記合成手段は、その画像合成の合成条件を、前記第1の複数の画像をそれぞれ撮影した時の撮影情報の内の撮影したカメラのシャッター速度および絞りを用いて設定し、設定された合成条件を用いて前記第1の複数の画像の画像データを合成するものであり、また、前記合成手段は、前記画像合成を、前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換して行い、前記合成条件を、前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量として設定し、前記1つの画像および前記各画像の撮影シャッター速度および撮影絞りの対数値を求め、求められた前記各画像の前記撮影シャッター速度の対数値と前記1つの画像の前記撮影シャッター速度の対数値との差と、求められた前記各画像の撮影絞りの対数値と前記1つの画像の撮影絞りの対数値との差を、前記各画像毎にそれぞれ加算して、それぞれ前記各画像のシフト量として算出することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
【0013】
また、本発明の第1〜第3の態様において、前記合成手段は、前記第1の複数の画像の画像データを記憶するメモリと、前記メモリから読み出された前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換する変換手段と、前記合成条件を前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量として設定する設定手段と、前記各画像の被写体輝度データに設定された各シフト量をそれぞれ加算する第1の加算器と、前記1つの画像の被写体輝度データおよび前記加算された各画像の被写体輝度データにそれぞれ重み付けを行う乗算器と、前記重み付けされた前記1つの画像および前記加算された前記各画像の各被写体輝度データを加算する第2の加算器とを有するのが好ましい。
また、さらに、前記合成手段によって合成された前記合成画像の画像データに覆い焼き処理を施す画像処理手段とを有することが好ましい。また、前記第1の複数の画像の画像データに応じて、前記画像合成の際の各画像の重み付けを決定することが好ましく、前記第1の複数の画像が、デジタルカメラで撮影されたものであり、前記合成手段または前記画像処理手段から出力される合成画像データは、写真プリントとして出力するための画像データを含むことが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像処理装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【0015】
図1に、本発明の画像処理装置を利用するデジタルフォトプリンタの一例のブロック図が示される。
図1に示されるデジタルフォトプリンタ(以下、フォトプリンタ10とする)は、基本的に、フィルムFに撮影された画像を光電的に読み取るスキャナ(画像読取装置)12と、読み取られた画像データ(画像情報)の画像処理やフォトプリンタ10全体の操作および制御等を行う、本発明にかかる画像処理装置14と、画像処理装置14から出力された画像データに応じて変調した光ビームで感光材料(印画紙)を画像露光し、現像処理して(仕上り)プリントとして出力するプリンタ16と、画像処理装置14から出力された画像データを画像ファイルとしてフロッピーディスク等の記録媒体に記録し、あるいは記録媒体に記録された画像データを読み取って画像処理装置14等に供給する記録手段26とを有して構成される。
また、画像処理装置14には、様々な条件の入力(設定)、処理の選択や指示、色/濃度補正などの指示等を入力するためのキーボード18aおよびマウス18bを有する操作系18と、スキャナ12で読み取られた画像、各種の操作指示、条件の設定/登録画面等を表示するディスプレイ20が接続される。
【0016】
スキャナ12は、フィルムF等に撮影された画像を1コマずつ光電的に読み取る装置で、光源22と、可変絞り24と、フィルムFに入射する読取光をフィルムFの面方向で均一にする拡散ボックス28と、結像レンズユニット32と、R(赤)、G(緑)およびB(青)の各画像読取に対応するラインCCDセンサを有するイメージセンサ34と、アンプ(増幅器)36と、A/D(アナログ/デジタル)変換器38とを有して構成される。
【0017】
また、フォトプリンタ10においては、新写真システム(Advanced Photo System)や135サイズのネガ(あるいはリバーサル)フィルム等のフィルムの種類やサイズ、ストリップスやスライド等のフィルムの形態等に応じて、スキャナ12の本体に装着自在な専用のキャリアが用意されており、キャリアを交換することにより、各種のフィルムや処理に対応することができる。フィルムに撮影され、プリント作成に供される画像(コマ)は、このキャリアによって所定の読取位置に搬送される。
このようなスキャナ12において、フィルムFに撮影された画像を読み取る際には、光源22から射出され、可変絞り24によって光量調整された読取光が、キャリアによって所定の読取位置に位置されたフィルムFに入射して、透過することにより、フィルムFに撮影された画像を担持する投影光を得る。
【0018】
図示例のスキャナ12は、スリット走査によってフィルムに撮影された画像を読み取るものであり、フィルムFは、キャリア30によって読取位置に位置されて長手方向(副走査方向)に搬送されつつ、読取光を入射される。フィルムFを透過した投影光は、読取位置に配置された、前記副走査方向と直交する主走査方向に延在するスリットによって規制される。これにより、結果的にフィルムFが主走査方向に延在するスリットによって2次元的にスリット走査され、フィルムFに撮影された各コマの画像が読み取られる。
【0019】
読取光はキャリア30に保持されたフィルムFを透過して画像を担持する投影光となり、この投影光は、結像レンズユニット32によってイメージセンサ34の受光面に結像される。
イメージセンサ34は、R画像の読み取りを行うラインCCDセンサ、G画像の読み取りを行うラインCCDセンサ、B画像の読み取りを行うラインCCDセンサを有する、いわゆる3ラインのカラーCCDセンサで、各ラインCCDセンサは、主走査方向に延在している。フィルムFの投影光は、イメージセンサ34によって、R、GおよびBの3原色に分解されて光電的に読み取られる。
イメージセンサ34の出力信号は、アンプ36で増幅され、A/D変換器38でデジタル信号とされて、画像処理装置14に送られる。
【0020】
なお、本発明を利用するフォトプリンタ10において、スキャナは、このようなスリット走査によるものに限定はされず、1コマの画像の全面を一度に読み取る、面露光を利用するものであってもよい。
また、本発明を利用するフォトプリンタ10においては、スキャナ12によって読み取ったフィルムFの画像以外にも、反射原稿の画像を読み取るスキャナ、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像デバイス、インターネット等のコンピュータ通信、フロッピーディスクやMOディスク(光磁気記録媒体)等の画像データ供給源Rから画像データを受け取って、これを再生したプリントを作成してもよい。
【0021】
前述のように、スキャナ12やデジタルカメラ等から出力されたデジタル信号は、画像処理装置14(以下、処理装置14とする)に出力される。
処理装置14は、データ処理部40、画像合成部42、および画像処理部44を有して構成される。
なお、処理装置14には、これ以外にも、処理装置14を含むフォトプリンタ10全体の制御や管理を行うCPU、フォトプリンタ10の作動等に必要な情報を記憶するメモリ等が配置され、また、操作系18やディスプレイ20は、このCPU等(CPUバス)を介して各部位に接続される。
【0022】
スキャナ12から出力されたR,GおよびBの各デジタル信号は、データ処理部40において、暗時補正、欠陥画素補正、シェーディング補正等の所定のデータ処理を施され、さらに、Log変換されて、デジタルの画像データ(濃度データ)とされる。また、画像データがデジタルカメラ等の画像データ供給源Rから供給された場合には、その画像データは、データ処理部40においてフォトプリンタ10に対応する画像データに変換され、必要な処理を施される。
【0023】
データ処理部40で処理された画像データは、次いで、画像合成部42に送られる。
画像合成部42は、合成すべき画像データ、すなわち同シーンを異なる露光条件で撮影した複数の画像の画像データが処理装置14に供給された際に、データ処理部40で処理された画像データから、合成する画像データを選択して合成する部位である。従って、露光条件の異なる同シーンが他にない画像データは、画像合成部42で何の処理もされずに、画像処理部44に送られる。
なお、本発明において、データ処理部40で処理された画像データは、必ずしも画像合成部42に供給されるのに限定はされず、例えば、画像合成を行う際には、オペレータが指示を出して、対応する画像データのみを画像合成部42に送るようにし、それ以外の画像データは、画像合成部42を通らずに画像処理部44に送るようにしてもよい。
【0024】
本発明において、同シーンを異なる露光条件で撮影した複数の画像とは、異なる露光量で撮影した同じシーンの画像であり、例えば、フィルムFの画像であれば、カメラの絞りやシャッタースピードを変えて撮影した同シーンの画像であり、デジタルカメラの画像であれば、CCDセンサの蓄積時間(電子シャッタスピード)や絞りを変えて撮影した同シーンの画像である。
特に、スキャナ12での光電的な読み取りが不要であり、画像合成の際の位置合わせが容易である等の点で、露光条件の異なる同一シーンの画像は、デジタルカメラで撮影された画像、中でもAEブラケティング機能を用いて撮影された画像が好適である。また、高速連写が可能なデジタルカメラであれば、動被写体にも対応可能である点でも好ましい。
【0025】
図2に、画像合成部42のブロック図が示される。
画像合成部42は、合成画像選択部46と、D(フレーム)メモリ48と、L(フレーム)メモリ50と、合成部52とを有して構成される。
【0026】
合成画像選択部46は、撮影情報および画像データの少なくとも一方を用いて、供給された画像データから、露光条件の異なる同シーンの複数の画像データを検出し、合成に最適な画像データ(コマ)を選択する部位で、図示例は、好ましい態様として撮影情報と画像データの両者を用い、合成に最適な2つの画像データを選択する。
【0027】
合成する画像データを選択するための撮影情報としては、撮影時刻が例示される。
例えば、画像データとして、以下に示すim1〜im5の画像データが供給されたとする。
【0028】
合成画像選択部46は、撮影時刻が近い画像データを同シーンの画像データとして選択する。すなわち、この例では、im2、im3およびim4が同シーンの画像データと判定され、im1およびim5は、他に同シーンのない画像データ、すなわち合成を行う必要のない画像データと判定される。
なお、撮影時刻から同シーンの画像データを判断する際において、同シーンと判断する撮影時刻差には特に限定はないが、一般的に、撮影時刻の差が2秒以下、より確実には、1秒以下であれば、同シーンと判断することができる。
【0029】
また、以下に示すように、各コマの画像データに、同シーンである旨の情報を付加してもよい。
【0030】
このような撮影情報の取得方法には特に限定はなく、例えば、新写真システムのフィルムであれば、フィルムの磁気記録媒体に記録された撮影時間の情報を用いればよく、デジタルカメラで撮影された画像データや各種の記録媒体から供給された画像データであれば、画像ファイルのヘッダやタグにこれらの情報を記録しておき、これを読み取ればよい。さらに、オペレータがキーボード18a等を用いて撮影情報を入力してもよい。
また、同シーンの情報としては、新写真システムで磁気記録されるシーン情報も利用可能であり、デジタルカメラ等の撮像デバイスに、同シーンであることを示す情報を画像ファイル(記録媒体)に記録する機能を付けてもよい。
【0031】
合成画像選択部46は、次いで、判断した同シーンの画像データから、合成に最適な2画像を選択する。
なお、合成を行う必要のない画像データと判定されたim1およびim5は、合成画像選択部46から、そのまま画像処理部44に出力される。
【0032】
選択方法には特に限定はないが、例えば、図3(A)〜(C)に示されるように、同シーンと判断した画像データim2、im3およびim4の濃度ヒストグラムを作成し、ハイライト(最低濃度)の飛びもしくはシャドー(最高濃度)のつぶれがなく、かつ、画像シーンのハイライトからシャドーまでをすべて再現でき、かつ画像データのダイナミックレンジができるだけ広くなる2つの画像データを合成に最適な画像データとして選択する。なお、図示例の画像データは、デジタルカメラで撮影された画像データであり、小さい方が高濃度の画像データとなる。
すなわち、この例では、画像データim2およびim3が選択される。
【0033】
合成される画像データは2つに限定されず、3以上の画像データを合成するようにしてもよい。
また、同シーンの画像データのうち、合成に使用されない画像データは不要であるので、合成するデータを選択した時点で、破棄してもよい。
なお、初めから合成すべき画像データが選択されて供給された場合には、合成画像選択部46での処理は不要であり、また、常に合成すべき画像データが選択されて供給される処理装置であれば、合成画像選択部46は不要である。
【0034】
合成画像選択部46で選択された、露光条件の異なる同シーンの2つの画像データのうち、高濃度の画像データ(図示例では、露光量の低いim2=fd 1)はDメモリ48に、低濃度の画像データ(図示例では露光量の高いim3=fl 1)はLメモリ50に、それぞれ出力され、記憶される。
【0035】
Dメモリ48およびLメモリ50に記憶された画像データfd 1 およびfl 1 は、共に、合成部52に読み出され、合成されて、1つ(1画像)の画像データfとされる。
合成部52は、D−ルックアップテーブル(LUT)54と、L−LUT56と、乗算器58および60と、加算器62および64とを有して構成される。
【0036】
D−LUT54とL−LUT56は、共に、画像データをLogスケールの被写体輝度データfd 2 およびfl 2 に変換するLUTである。
次いで、加算器64において、D−LUT54で得られた被写体輝度データfd 2 にΔLogEを加算し、被写体輝度データfd 3 を得る。被写体輝度データfd 2 およびfl 2 は、被写体輝度が一定値シフトしたデータで、ΔLogEは、そのシフト量である。
【0037】
なお、ΔLogEの算出方法としては、撮影情報を用いる方法と、画像データを用いる方法とがある。
撮影情報からΔLogEを算出する方法としては、高濃度の画像データfd 1 を撮影した際のシャッター速度td および絞りSd と、低濃度の画像データfl 1 を撮影した際のシャッター速度tl および絞りSl とを用い、下記式
ΔLogE=(Logtl −LogSl 2)−(Logtd −LogSd 2)
で算出する方法が例示される。
他方、画像データからΔLogEを算出する方法としては、高濃度および低濃度の画像データから、飛びやつぶれのない画素を選択し、その集合をRとして、集合Rにおける平均値の差をΔLogEとする方法が例示される。すなわち、下記式で算出される。
ΔLogE=(集合Rのfl 2 の平均値)−(集合Rのfd 2 の平均値)
画像データを用いる方法の方が、誤差を好適にキャンセルできるので、精度的には好ましいが、撮影情報を用いる方法の方が、演算が容易であるという利点もある。なお、これらの撮影情報は、先の撮影時刻に準じた方法で取得することができる。
【0038】
図示例では、画像データを被写体輝度に変換した後に合成を行っているが、2つの画像を滑らかにつなぐという目的に対しては、被写体輝度に変換するLUTを省略してもよい。
また、このような露光条件の違いの補正方法として、高濃度あるいは低濃度の画像データの一方を基準として、他方の画像データを合わせ込む方法も利用できる。この場合には、D−LUT54およびL−LUT56のうち、基準となる画像データに対応するLUTによる露光条件補正は不要にできる。
通常、デジタルカメラ等で撮影され、記録媒体に記録された画像信号はCRTモニタ等に表示した際に画像が好ましく見えるように、γ(階調)変換されているものが多い。そこで、カメラのγ変換特性を知見して、被写体輝度への変換LUTで、その逆変換を行うのが好ましい。例えば、カメラの機種ごとのγ特性をあらかじめ記憶しておき、カメラの機種を前述の撮影情報と同様に取得して、それに応じたγ特性を読み出し、その逆特性をLUTにセットすればよい。
また、例示では、ΔLogEのシフトは加算器64を用いているが、画像データfd 1 等を被写体輝度へ変換するLUTと統合することにより、加算器64を省略することができる。
【0039】
加算器64で処理された被写体輝度データfd 3 は乗算器58で、L−LUT56で処理された画像データfl 2 は乗算器60で、それぞれ処理され、加算器62で加算されて、1つの画像データfとされる。
乗算器58および60は、両データfd 3 およびfl 2 に、重み付け係数WdおよびWlを乗算することにより、両画像データのつなぎ目における偽輪郭の発生等を防止するものである。
この重み付け係数は、一例として、図4に示されるようなテーブルを用い、式『Wd+Wl=0』を用いて算出される。この例では、高濃度領域はシャドーのつぶれのない画像データfd 3 を用い、低濃度領域ではハイライトの飛びのない画像データfl 2 を用い、両者のつなぎ目では、画像データに応じた重み付けを行って、画像データの合成を行っている。
【0040】
画像合成部42から出力された画像データは、画像処理部44に送られる。
画像処理部44は、データ処理部40で処理されたデジタルの画像データに所定の画像処理を施し、さらに、画像処理済の画像データを3D(三次元)−LUT等を用いて変換して、プリンタ16による画像記録やディスプレイ22への表示に対応する画像データとする部位である。
画像処理部44で施される画像処理には特に限定はなく、公知の各種の画像処理が例示されるが、例えば、LUTを用いたグレイバランス調整、階調補正、および濃度調整、マトリクス(MTX)演算による撮影光源種補正や画像の彩度調整、その他、ローパスフィルタ(LPF)、加算器、LUT、MTX等を用いた、また、これらを適宜組み合わせた平均化処理や補間演算等を用いた、電子変倍処理、覆い焼き処理、シャープネス(鮮鋭化)処理等が例示される。
なお、画像処理部44での各種の処理条件は、例えば、出力用の画像データを得るための本読み(本スキャン)に先立って行われる、画像を粗に読み取るプレスキャンの画像データや、プリンタ16への出力用の画像データに対応する画像データを間引いた画像データを用いて設定すればよい。
【0041】
ここで、本発明にかかる処理装置14においては、露光条件の異なる同シーンの画像データを合成して得られた画像データは、覆い焼き処理を行うのが好ましい。この覆い焼き処理とは、処理する画像をボカしたボケ画像データを生成して、このボケ画像データを用いて元の画像データを処理することによって、中間濃度部分の階調を維持して、画像のハイライト領域およびシャドー領域を独立に圧縮する、画像データのダイナミックレンジ圧縮処理である。
【0042】
露光条件の異なる画像データの合成で得られた画像データは、非常に広いダイナミックレンジを持ち、場合によっては、この画像データを可視像化するプリンタ等で再現できるダイナミックレンジを超えてしまう。従って、適正な可視像を得るためには、画像データのダイナミックレンジを、プリンタ等で再現可能な範囲に圧縮する必要があり、前述の特開平7−131704号や同7−131718号公報でも、画像合成後の画像データのダイナミックレンジの圧縮処理が行われている。しかしながら、両公報に開示されるダイナミックレンジの圧縮処理では、フォトプリンタ10で作成するプリントすなわち写真として高画質な画像が得られる画像データを得ることは困難である。
これに対し、上記覆い焼き処理によれば、デジタル露光を行うフォトプリンタ10において、通常の直接露光による覆い焼きと同様の効果を、より高い自由度や画像補正能力で得ることができ、露光条件の異なる同シーンの画像データを合成した画像データから、高画質な画像を再生したプリントを安定して作成することが可能である。
【0043】
覆い焼き処理の方法としては、一例として、下記の方法が例示される。
まず、グレイバランス調整、階調補正、濃度調整、彩度調整等の所定の画像処理を終えた画像データ(以下、原画像データとする)を加算器とMTX演算器とに並列に送る。
MTX演算器は、R、GおよびBの原画像データから、YIQ規定を用いて原画像の明暗画像データを生成するものであり、例えば、下記式により、YIQ規定のY成分のみを、R、GおよびBの画像データから算出する
Y=0.3R+0.59G+0.11B
【0044】
次いで、MTX演算器で生成された明暗画像データをLPFで処理して、低周波数成分を取り出すことにより、明暗画像を2次元的にボカして、読み取った画像のボケ画像データを得る。
このLPFとしては、ボケ画像データの生成に通常用いられるFIR(Finite Impulse Respones) 型のLPFを用いてもよいが、小型の回路で大きく画像をボカしたボケ画像データを生成できる点で、IIR(Infinite Impulse Respones) 型のLPFを用いるのが好ましい。また、LPFの代わりに、メディアンフィルタ(MF)を用いてもよい。MFを用いることにより、エッジを保存して、平坦部のノイズ(高周波成分)をカットしたボケ画像データが得られるという点で好ましい。また、MFの前記利点を生かした上で、大きく画像をボカしたボケ画像データを生成できるという点で、MFとLPFとを併用して、両者で得られた画像を重み付け加算するのが、特に好ましい。
【0045】
さらに、このボケ画像データをダイナミックレンジ圧縮テーブル(以下、圧縮テーブルとする)によって処理する。
この覆い焼き処理では、前述の加算器において、原画像データに、この圧縮テーブルで処理されたボケ画像データを加算することにより、画像データのダイナミックレンジを非線形に圧縮して覆い焼き処理を行い、出力画像データのダイナミックレンジおよび明部/暗部の階調や濃度を適正なものとして、人が原シーン(撮影シーン)を見た時と同じ印象を受ける、高画質な画像が再現されたプリントを得られる出力画像データとする。すなわち、圧縮テーブルとは、前記ボケ画像データを処理して、原画像データのダイナミックレンジ等を適切に圧縮する処理用画像データを得るためのテーブルである。
【0046】
この圧縮テーブルは、一例として、下記のように作成される。
まず、全体的な(ダイナミックレンジ)圧縮率αを算出して、これを用いる圧縮関数f(α)を設定する。
画像処理部44には、例えば、図5に示されるような関数が設定されており、この関数を用いて、画像データのダイナミックレンジ(DR)から、圧縮率αを算出する。この関数では、ダイナミックレンジが閾値DRthよりも小さい場合には圧縮率αが0になっており、ダイナミックレンジが小さい画像の場合には、ダイナミックレンジの圧縮処理を行わないようになっている。これは、ダイナミックレンジが小さい画像に圧縮処理を施すと、画像のコントラストが小さくなり、逆に画質低下を招くからである。
また、画像中に存在する電灯等、スポット的な最明部の画像は、ダイナミックレンジ圧縮処理によって階調を出すよりもプリント上の最低濃度に飛ばしたほうが良好な画像が得られる。そのため、図5に示される関数では、ダイナミックレンジが閾値DRmax よりも大きくなっても、それ以上は圧縮率αは下限値αmax より小さくならないように設定されている。
【0047】
この圧縮率αを用いて、全体的な圧縮関数f(α)を作成する。
この圧縮関数f(α)は、図6(A)に示されるように、ある信号値を基準値Y0 すなわち横軸(出力0)との交点として、傾きが圧縮率αとなる単純減少関数である。この基準値Y0 は基準濃度であって、主被写体等の画像の中心となる濃度に応じて適宜設定すればよい。例えば、人物が主被写体である場合には、肌色と略同一の濃度であるプリント濃度で0.5〜0.7の間が例示され、好ましくは0.6程度である。
【0048】
次いで、明部の(ダイナミックレンジ)圧縮率αlight 、および暗部の(ダイナミックレンジ)圧縮率αdarkを設定して、明部の圧縮関数flight ( αlight ) 、および暗部の圧縮関数fdark(αdark) を作成する。
明部の圧縮関数flight ( αlight ) は、図6(B)に示されるように、前記基準値Y0 より明部側において横軸(出力0)よりも下方(マイナス側)となる減少関数で、直線部分の傾きが、明部の圧縮率αlight となる関数で、基準値Y0 よりも暗部側の出力は0である。この圧縮率αlight は、濃度ヒストグラムやハイライト等の画像特徴量に応じて、覆い焼き処理によって得られた明部の画像データがプリントの画像再現域の画像データとなるように設定される。
他方、暗部の圧縮関数fdark(αdark) は、図6(C)に示されるように、前記基準値Y0 より暗部側において横軸よりも上方となる減少関数で、直線部分の傾きが、暗部の圧縮率αdarkとなる関数で、基準値Y0 よりも明部側の出力は0である。この圧縮率αdarkも、同様に、濃度ヒストグラムやシャドー等の画像特徴量に応じて、暗部の画像データがプリントの画像再現域の画像データとなるように設定される。
【0049】
このようにして、全体的な圧縮関数f(α)、明部の圧縮関数flight ( αlight ) 、および暗部の圧縮関数fdark(αdark) を算出した後、下記式に示されるように、これらを加算して圧縮関数ftotal (α)を作成し、この圧縮関数ftotal (α)を用いて、圧縮テーブルを作成する。
ftotal (α)=f(α)+flight ( αlight ) +fdark(αdark)
【0050】
上記圧縮テーブルの作成方法によれば、基準値Y0 を固定して、明部および暗部の圧縮率を独立で設定することにより、ダイナミックレンジ圧縮が中間濃度部分の階調に変化を与えることなく、明部および暗部のみを調整してダイナミックレンジ圧縮を行うことができる。
【0051】
前述のLPFで生成されたボケ画像データは、この圧縮テーブルによって処理され、加算器に送られる。前述のように、加算器には原画像データが送られており、原画像データと、圧縮テーブルで処理されたボケ画像データ(明暗画像データ)とが加算される。これにより、原画像データのダイナミックレンジを圧縮する、覆い焼き処理が行われる。
より詳細には、圧縮テーブルで処理されたボケ画像データは、図6から明らかなように、明部がマイナスで、暗部がプラスの画像データとなる。従って、原画像データに、このボケ画像データを加算することにより、主たる画像データの明部は小さく、暗部は嵩上げされ、すなわち画像データのダイナミックレンジが圧縮される。
また、ボケ画像データの生成に使われたLPFの通過帯域は大面積コントラストに相当し、局所的なコントラストはLPFの通過帯域よりも高周波成分であるので、この成分は、LPFを通過したボケ画像データでは圧縮されない。従って、加算器で加算されて得られた画像は、局所的なコントラストを維持した状態でダイナミックレンジを圧縮された、高画質な画像となる。
【0052】
前述のように、画像処理部44で処理された画像(画像データ)は、ディスプレイ20やプリンタ16に出力されて可視像化され、また、記録手段26に出力され、画像ファイルとして記録媒体に記録される。
プリンタ16は、供給された画像データに応じて感光材料(印画紙)を露光して潜像を記録するプリンタ(焼付装置)と、露光済の感光材料に所定の処理を施してプリントとして出力するプロセサ(現像装置)とを有して構成される。
プリンタでは、例えば、感光材料をプリントに応じた所定長に切断した後に、バックプリントを記録し、次いで、感光材料の分光感度特性に応じたR露光、G露光およびB露光の3種の光ビームを処理装置14から出力された画像データに応じて変調して主走査方向に偏向すると共に、主走査方向と直交する副走査方向に感光材料を搬送することにより、前記光ビームで感光材料を2次元的に走査露光して潜像を記録し、プロセサに供給する。感光材料を受け取ったプロセサは、発色現像、漂白定着、水洗等の所定の湿式現像処理を行い、乾燥してプリントとし、フィルム1本分等の所定単位に仕分して集積する。
【0053】
記録手段26は、CD−R等の記録媒体に、処理装置14が処理した画像データを画像ファイルとして記録し、あるいは記録媒体から画像ファイルを読み取るものである。
ここで、本発明の処理装置14が画像データ(画像ファイル)を出力し、読み取る記録媒体には特に限定はなく、フロッピーディスク、リムーバブルハードディスク(Zip,Jaz等)、DAT(デジタルオーディオテープ)等の磁気記録媒体、MO(光磁気)ディスク、MD(ミニディスク)、DVD(デジタルビデオディスク)等の光磁気記録媒体、CD−R等の光記録媒体、PCカードやスマートメディア等のカードメモリ等が例示される。
【0054】
以上、本発明の画像処理装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【0055】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、撮影ラチチュードの狭いデジタルカメラ等で高コントラストシーンを撮影した際でも、十分な画像データのダイナミックレンジを確保でき、また、同シーンを異なる露光条件で撮影した複数の画像から合成に最適な画像を選択でき、また、デジタルフォトプリンタにおいて、高画質な画像が再生されたプリントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の画像処理装置を利用するデジタルフォトプリンタのブロック図である。
【図2】 図1に示されるデジタルフォトプリンタの画像合成部のブロック図である。
【図3】 (A)、(B)および(C)は、図2に示される画像合成部における合成画像の選択を説明するためのグラフである。
【図4】 図2に示される画像合成部における画像処理の重み係数を算出するためのグラフである。
【図5】 図1に示されるデジタルフォトプリンタの画像処理における覆い焼き処理を説明するためのグラフである。
【図6】 (A)、(B)および(C)は、図1に示されるデジタルフォトプリンタの画像処理における覆い焼き処理を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
10 (デジタル)フォトプリンタ
12 スキャナ
14 (画像)処理装置
16 プリンタ
18 操作系
20 ディスプレイ
22 光源
24 可変絞り
26 記録手段
28 拡散ボックス
30 キャリア
32 結像レンズユニット
34 イメージセンサ
36 アンプ
38 A/D変換器
40 データ処理部
42 画像合成部
44 画像処理部
46 合成画像選択部
48 Dメモリ
50 Lメモリ
52 合成部
54 D−LUT
56 L−LUT
58,60 乗算器
62,64 加算器
Claims (12)
- 同シーンを異なる露光条件で撮影した第2の複数の画像の画像データを取得する取得手段と、
この取得手段によって得られた第2の複数の画像の画像の中から合成に最適な第1の複数の画像を選択する選択手段と、
この選択手段が選択した前記第1の複数の画像の画像データを合成して1つの合成画像の画像データとする合成手段とを有し、
この合成手段は、その画像合成の合成条件を、前記第1の複数の画像の画像データを用いて設定し、設定された合成条件を用いて前記第1の複数の画像の画像データを合成するものであり、
前記選択手段は、前記第2の複数の画像の画像データおよび撮影時刻を用いて前記第1の複数の画像を選択し、前記第2の複数の画像の撮影時刻を用いて、同シーンが異なる露光条件で撮影された第3複数の画像であると判断し、この第3の複数の画像の画像データを用いて、各画像のヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムを用いて、合成に最適な前記第1の複数の画像を選択する画像処理装置。 - 前記合成手段は、前記画像合成を、前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換して行うものである請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記合成条件は、前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量であり、
前記合成手段は、前記1つの画像および前記各画像の被写体輝度データから、それぞれ、飛びもつぶれもない画素を選択し、それぞれ、選択された画素の集合の被写体輝度データの平均値を求め、求められた前記各画像の平均値と前記1つの画像の平均値との差を、それぞれ前記各画像のシフト量として算出する請求項2に記載の画像処理装置。 - 同シーンを異なる露光条件で撮影した第2の複数の画像の画像データを取得する取得手段と、
この取得手段によって得られた第2の複数の画像の画像の中から合成に最適な第1の複数の画像を選択する選択手段と、
この選択手段が選択した前記第1の複数の画像の画像データを合成して1つの合成画像の画像データとする合成手段とを有し、
この合成手段は、その画像合成の合成条件を、前記第1の複数の画像をそれぞれ撮影した時の撮影情報の内の撮影したカメラのシャッター速度および絞りを用いて設定し、設定された合成条件を用いて前記第1の複数の画像の画像データを合成するものであり、
また、前記合成手段は、
前記画像合成を、前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換して行い、
前記合成条件を、前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量として設定し、
前記1つの画像および前記各画像の撮影シャッター速度および撮影絞りの対数値を求め、求められた前記各画像の前記撮影シャッター速度の対数値と前記1つの画像の前記撮影シャッター速度の対数値との差と、求められた前記各画像の撮影絞りの対数値と前記1つの画像の撮影絞りの対数値との差を、前記各画像毎にそれぞれ加算して、それぞれ前記各画像のシフト量として算出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記選択手段が、前記第2の複数の画像の画像データおよび撮影時刻の少なくとも一方を用いて合成に最適な前記第1の複数の画像を選択する請求項1〜4のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記選択手段が、前記第2の複数の画像の画像データおよび撮影時刻を用いて前記第1の複数の画像を選択する請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段が、前記第2の複数の画像の撮影時刻を用いて、同シーンが異なる露光条件で撮影された第3複数の画像であると判断し、この第3の複数の画像の画像データを用いて、各画像のヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムを用いて、合成に最適な前記第1の複数の画像を選択する請求項6に記載の画像処理装置。
- 同シーンを異なる露光条件で撮影した、合成される第1の複数の画像の画像データを取得する取得手段と、
この取得手段によって得られた前記第1の複数の画像の画像データを合成して1つの合成画像の画像データとする合成手段と、
この合成手段によって合成された合成画像の画像データに覆い焼き処理を施す画像処理手段とを有し、
前記合成手段は、その画像合成の合成条件を、前記第1の複数の画像をそれぞれ撮影した時の撮影情報の内の撮影したカメラのシャッター速度および絞りを用いて設定し、設定された合成条件を用いて前記第1の複数の画像の画像データを合成するものであり、
また、前記合成手段は、
前記画像合成を、前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換して行い、
前記合成条件を、前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量として設定し、
前記1つの画像および前記各画像の撮影シャッター速度および撮影絞りの対数値を求め、求められた前記各画像の前記撮影シャッター速度の対数値と前記1つの画像の前記撮影シャッター速度の対数値との差と、求められた前記各画像の撮影絞りの対数値と前記1つの画像の撮影絞りの対数値との差を、前記各画像毎にそれぞれ加算して、それぞれ前記各画像のシフト量として算出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記合成手段は、
前記第1の複数の画像の画像データを記憶するメモリと、
前記メモリから読み出された前記第1の複数の画像の画像データを対数スケールの被写体輝度データに変換する変換手段と、
前記合成条件を前記第1の複数の画像中の1つの画像の被写体輝度データに対する各画像の被写体輝度データのシフト量として設定する設定手段と、
前記各画像の被写体輝度データに設定された各シフト量をそれぞれ加算する第1の加算器と、
前記1つの画像の被写体輝度データおよび前記加算された各画像の被写体輝度データにそれぞれ重み付けを行う乗算器と、
前記重み付けされた前記1つの画像および前記加算された前記各画像の各被写体輝度データを加算する第2の加算器とを有する請求項1〜8のいずれかに記載の画像処理装置。 - さらに、前記合成手段によって合成された前記合成画像の画像データに覆い焼き処理を施す画像処理手段とを有することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記第1の複数の画像の画像データに応じて、前記画像合成の際の各画像の重み付けを決定する請求項1〜10のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記第1の複数の画像が、デジタルカメラで撮影されたものであり、前記合成手段または前記画像処理手段から出力される合成画像データは、写真プリントとして出力するための画像データを含む請求項1〜11のいずれかに記載の画像処理装置。
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