JP3809742B2 - コントラスト補正を行う画像処理装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントラスト補正を行う画像補正処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル画像データに対して各種の画像補正処理が行われる。画像のコントラストの補正では、画像を複数の矩形に分割して矩形ごとに強調することにより、高速に、画像の各部分のコントラストを最適にすることが知られている。
矩形単位のコントラスト補正処理の１例では、まず、画像を矩形に分割する。次に、矩形ごとにコントラスト伸長率を求める。コントラスト伸長率は、ヒストグラムの形から求める。例えば、ヒストグラムをダイナミックレンジ一杯に伸長するように伸長率を計算する。全部の矩形についてコントラスト伸長率を求める。次に、画像の各画素を画素が含まれる矩形の伸長率で変換する。隣り合う矩形との明度の連続性を保つために、たとえば、矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、矩形単位のコントラスト補正処理において、１つの矩形に明度差が大きい２つ以上の領域が含まれることがある。このような場合、コントラスト補正処理により、必要以上にコントラストを強調したり、隣り合う矩形の間で明度変化が逆転することがある、という問題があった。したがって、矩形別に画像のコントラストを強調する際に、明度変化の逆転や部分的なコントラスト強調しすぎを防ぐことが望まれる。
【０００４】
本発明の目的は、コントラストを最適にする画像補正処理をおこなう画像処理装置や画像処理方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の画像処理装置は、画像を複数の矩形に分ける分割手段と、各矩形の明度ヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段により作成された明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる判別手段と、判別手段が明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断した矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換するコントラスト伸長手段とを備える。
本発明に係る第１の画像処理方法は、画像を複数の矩形に分け、各矩形の明度ヒストグラムを作成し、矩形ごとに明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べ、明度ヒストグラムが多峰性を持っている矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換する。
本発明に係る第1のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、画像を複数の矩形に分けるステップ、各矩形の明度ヒストグラムを作成するステップ、矩形ごとに明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べるステップ、および、明度ヒストグラムが多峰性を持っている矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。
【０００６】
本発明に係る第２の画像処理装置は、画像を複数の矩形に分ける分割手段と、各矩形の明度ヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段により作成された明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる判別手段と、矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求める手段と、明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換する手段とを備える。
本発明に係る第２の画像処理方法は、画像を複数の矩形に分け、各矩形の明度ヒストグラムを作成し、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べ、矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求め、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換する。
本発明に係る第２のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、画像を複数の矩形に分けるステップ、各矩形の明度ヒストグラムを作成するステップ、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べるステップ、矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求めるステップ、および、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
本発明の実施形態の情報処理装置（以下、システムという）は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（以下、ＧＵＩという）を採用した画像データのデータベースシステムである。図１に示すように、本システムは、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）を備え、システム全体を制御する制御装置１（コンピュータ）を中心として構成される。ディスプレイ２は、画像あるいは文字などを表示すると共に、操作のための各種画面の表示等を行う。キーボード３及びマウス４は、各種入力、指示操作等を行う。フロッピーディスク装置５ｂは、データを記憶及び保管する媒体であるフロッピーディスク５ａへのデータの書き込み及び読み出しを行う。ハードディスク装置６は、画像データとその属性情報などを記憶及び保管する。プリンタ７は、画像データに基づく画像を用紙上に出力する。スキャナ８は、シート状の原稿から画像データを読み取る。ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂは、多量の画像データが所定のフォーマット形式で格納されたＣＤ−ＲＯＭ９ａから画像データを読み込む。スキャナ８、ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂにより読み取られた画像データは、ハードディスク装置６に入力される。これらの装置は、それぞれ接続ケーブルを介して制御装置１と接続されている。また、図に示す矢印は、本システムにおけるデータの流れを示す。なお、これらの装置は、制御装置１に内蔵され一体に形成されてもよい。
【０００８】
図２は、制御装置１を中心としたブロック図である。制御装置１は、ＣＰＵ２０１を中心として構成され、ＣＰＵ２０１に接続されるデータバス２２０を介して、種々の処理プログラムを記憶するＲＯＭ２０３、各種データを記憶するＲＡＭ２０４、画像または文字等の表示をディスプレイ２に行う表示制御回路２０５、キーボードからの入力を転送制御するキーボード制御回路２０６、マウス４からの入力を転送制御するマウス制御回路２０７、フロッピーディスク装置５ｂを制御するフロッピーディスク装置制御回路２０８、ハードディスク装置６を制御するハードディスク制御回路２０９、プリンタ７への出力を制御するプリンタ制御回路２１０、スキャナ８を制御するスキャナ制御回路２１１、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９ｂを制御するＣＤ−ＲＯＭドライブ制御回路２１２がそれぞれ接続される。また、ＣＰＵ２０１には、本システムを動作させるのに必要な基準クロックを発生するためのクロック２０２が接続され、さらにデータバス２２０を介して各種拡張ボードを接続するための拡張スロット２１５が接続される。なお、拡張スロット２１５にＳＣＳＩボードを接続し、このＳＣＳＩボードを介してフロッピーディスク装置５ｂ、ハードディスク装置６、スキャナ８、ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂ等を接続してもよい。なお、画像データの入力装置としてスキャナ８及びＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂを使用するが、ディジタルカメラなどの他の入力装置を用いてもよい。さらに、このハードウエア回路を、デジタルカメラなどの画像入力機器に内蔵させてもよい。
【０００９】
このシステムにおける画像自動補正処理において、画像データに対して画像補正がなされる。画像補正ルーチンには、本発明の対象であるコントラストと明るさの補正処理が含まれる。補正処理開始命令がユーザーにより入力されると、このルーチンが起動され、自動で画像補正処理を行う。画像自動補正には、その他に、画像ファイル入出力処理、画像表示処理、補正操作用ＧＵＩ処理、ＧＵＩ処理におけるエラー処理および解像度変更処理が含まれるが、これらについての説明は省略する。なお、本発明の実施に用いるこれらのソフトウエアは、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体で供給され、それがコンピュータに読み込まれて実行される。
図３に示すように、このコントラスト補正部は、画像を矩形に分割する画像分割部２０、矩形ごとにヒストグラムを作成するヒストグラム作成部２２、および、矩形ごとにコントラストの伸長を行なうコントラスト伸長部２４からなる。なお、コントラスト補正処理は以下ではソフトウエアプログラムとして説明されるが、少なくとも１部をハードウエア回路としてもよい。
【００１０】
図４は、画像を複数の矩形に分割して、その１つの矩形（ハッチングを施した部分）を取り出した状況を図式的に示す。この矩形にはＡ領域(明るい領域)とＢ領域(暗い領域)が含まれる。ここで、点ｐはＢ領域上の点である。
【００１１】
図５は、図４に示した矩形の明度ヒストグラムである。多峰性を持ったヒストグラムであることがわかる。ヒストグラムは、点線で示したＡ領域とＢ領域のヒストグラムを加えたヒストグラムである。点ｐの明度値はｐlである。
【００１２】
図６は、比較のため従来のコントラスト補正により図４の矩形のコントラストを伸長した後の明度ヒストグラムを示す。このコントラスト補正では、矩形ごとにヒストグラムの形からコントラスト伸長率を求める。次に、画像の各画素を画素が含まれる矩形の伸長率で変換する。ここで、矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める。これにより、点ｐの変換後の明度値はｐl'になる。しかし、Ｂ領域のみのヒストグラム(図５参照)から、Ｂ領域は過剰な補正を行わないほうがよい領域であることがわかる。なぜならば、Ｂ領域は、極端に暗く分散が小さい領域(べた領域)であり、コントラストを強調しすぎると、ノイズを強調したり、まだらになったりするからである。この比較例では、ｐl'はかなり高い明度になり、Ｂ領域はコントラスト補正過剰になっている。
【００１３】
次に、本発明の第１の実施形態における矩形単位のコントラスト補正処理について説明する。図７は、この実施形態のＣＰＵ２０１によるコントラスト補正のメイン処理フローを示す。まず、画像を矩形に分割する（Ｓ１０）。次に、矩形ごとにコントラスト伸長率を求める。まず、矩形を表すｎを１とし（Ｓ１２、図８参照）、その矩形についてコントラスト伸長率を求める（Ｓ１４）。そして、ｎをインクリメントし（Ｓ１６）、ｎが矩形の数より大きくなければ、S１４に戻り、上述の処理を全矩形について繰り返す。
次に、画像の各画素を画素が含まれる矩形の伸長率で変換する（Ｓ１８）。隣り合う矩形との明度の連続性を保つために、矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める。
【００１４】
図８は、コントラスト伸長率を求める処理（図７、Ｓ１４）のフローを示す。まず、ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる（Ｓ４０）。この調べ方には、ヒストグラムの谷を調べる等の方法がある。その他、高速に処理する方法では、矩形内をさらにいくつかの矩形に分割し、各矩形の平均値を求め、次に、この平均値を比較して、多峰性を持つか否かを調べる。ある程度以上差がある矩形がある場合は、多峰性を持つと判断する（Ｓ４２）。
ヒストグラムが多峰性を持つと判断される場合は（Ｓ４２でＹＥＳ）、矩形を明度で領域分割する（Ｓ４４）。領域分割の方法は、領域拡張法等の公知の方法を用いる。領域拡張法は、各画素についてその特徴量を周辺のそれと比べ、特徴量に差がない画素は周辺画素と同一の領域であるとして、順次統合していく方法である。そして、領域毎にヒストグラムの伸長率を求める（Ｓ４６）。コントラスト伸長率は、ヒストグラムの形から求める。たとえば、ある程度分散が大きい場合は、各矩形のダイナミックレンジ一杯にヒストグラムを伸長する倍率であり、分散がかなり小さい場合は、強調されすぎないように小さめに設定する。
一方、ヒストグラムが多峰性を持たないと判断される場合は（Ｓ４２でＮＯ）、矩形単位でヒストグラムの伸長率を求める（Ｓ４８）。
【００１５】
図９は、図５のコントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラムである。点ｐの変換後の明度値はｐl''になる。Ａ領域は、ダイナミックレンジ一杯にヒストグラムの伸長を行うが、Ｂ領域は伸長率を押さえるため、Ｂ領域に含まれる点ｐの変換後の値ｐl''は、あまり変化せず、Ｂ領域はコントラスト補正過剰にならない。
【００１６】
次に、本発明の第２の実施形態における矩形単位のコントラスト補正処理について説明する。第2の実施形態におけるメイン処理フローは、第1の実施形態のメインフロー（図７）と同じであるので、説明を省略する。
図１０は、第２の実施形態におけるコントラスト伸長率を求める処理を示す。まず、伸長率を求める（Ｓ６０）。コントラスト伸長率は、ヒストグラムの形から求める。次に、ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる（Ｓ６２）。調べ方は第１の実施形態と同様である。そして、多峰性を持つと判断される場合は（Ｓ６４でＹＥＳ）、Ｓ６０で求めたコントラストの伸長率を小さめに設定する（Ｓ６６）。
【００１７】
図１１は、図４の矩形についてのコントラスト伸長後の明度ヒストグラムを示す。点ｐの変換後の明度値はｐl'''になる。伸長率を小さめに抑えたため、Ａ、Ｂ領域ともに、コントラストの強調は抑えられている。ｐの変換後の値ｐ'''は、もとの値からあまり変化せず、Ｂ領域はコントラスト補正過剰にならない。
第１実施形態と比較すると、本実施形態では、領域を分割せずに、コントラストの強調量（伸長率）を落とすので、必要以上にコントラストを強調しすぎないという効果を、簡単に高速に得ることができる。
【００１８】
次に、明度変化の逆転を防止する本発明の処理の効果を説明する。従来は、明度変化の逆転が起きることがあった。しかし、本発明により、明度変化の逆転を防ぐ効果がある。この詳細について次に説明する。
【００１９】
図１２と図１３を用いて、コントラスト補正を説明する。従来は、矩形単位のコントラスト補正では、各矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める方法をとっている。そのため、従来は、明度変化の逆転が起こることがあった。図１３は、図１２のハッチングを施した矩形８１を示す。ここで、図１２の矩形８１、矩形８２のコントラスト伸長率がそれぞれ、２.０、１.０である。また、矩形８１はＡ、Ｂの２つの領域から構成されており、コントラスト伸長率がそれぞれ、２.０、１.０であるとする。また、矩形の１辺の長さが２Ｌとする。いまＢ領域上の２点ｐ１、ｐ２をとり、従来の方法でコントラストを伸長し、線形補間後の画素値を計算した。説明を簡単にするために、縦方向のみの補間により計算した。
このように、この従来例では、ｐ１＞ｐ２のとき、場合によっては、ｐ２の方が大きくなる。
【００２０】
一般に、矩形内に明度差が大きい領域(Ａ、Ｂ)が２つ以上存在する場合、その矩形に隣接する矩形は、Ａ、Ｂ領域のどちらかであることが多い。その場合には、従来法では、上述のように明度が逆転する可能性が高い。すなわち、Ａ領域のコントラストの伸長を受けて、Ｂ領域のコントラストが伸長されるため、線形補間をしても、明度変化が逆転する場合がある。
一方、第１の実施形態では、Ｂ領域内に存在する点ｐ１、ｐ２の変換には、矩形８１についてのヒストグラムが双峰性なので、領域分割をして各領域ごとのコントラスト伸長率を求めて伸長するので、明度変化が逆転することはない。また、第２の実施形態においても、Ｂ領域内に存在する点ｐ１、ｐ２の変換には、多峰性を考慮してコントラスト伸長率を小さめにするので、明度変化が逆転することはない。
【００２１】
なお、上記の実施形態では、コントラスト伸長率によりコントラスト補正をしていた（画素値を伸長率で変倍する）が、これに限らない。たとえば、入力と出力との関係を示す変換曲線を用いてコントラストを補正する場合にも、本発明の適用が可能である。つまり、第1実施形態では、分割した領域ごとに適した変換曲線を選択または作成するようにすればよい。また、第2実施形態では、ヒストグラムが多峰性であるときには、コントラストを強調しすぎない変換曲線を選択または作成するようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
高速に画像の各部分に対してコントラスト補正を行うときに、部分的に必要以上にコントラストを強調しすぎることがなくなり、また、部分的に明度変化が逆転することもなくなる。
また、領域を分割せずにコントラストの強調量を落とすので、必要以上にコントラストを強調しすぎない効果を、簡単に高速で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全体概念構成の図
【図２】 制御装置１を中心としたブロック図
【図３】 コントラスト補正系のブロック図
【図４】 画像を矩形に分割して、その１つの矩形を取り出した図
【図５】 図３の矩形の明度ヒストグラム
【図６】 コントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラム
【図７】 メイン処理フローチャート
【図８】 第１実施形態におけるコントラスト伸長率を求める処理のフローチャート
【図９】 コントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラム
【図１０】 第２実施形態におけるコントラスト伸長率を求める処理のフローチャート
【図１１】 コントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラム
【図１２】 コントラスト補正の例を説明するための画像の図
【図１３】 コントラスト補正の例を説明するための矩形の画像の図
【符号の説明】
１ 制御装置、２ ディスプレイ、５ フロッピーディスク装置、６ ハードディスク装置、８ スキャナ、９６ ＣＤ−ＲＯＭ装置、２０１ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントラスト補正を行う画像補正処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル画像データに対して各種の画像補正処理が行われる。画像のコントラストの補正では、画像を複数の矩形に分割して矩形ごとに強調することにより、高速に、画像の各部分のコントラストを最適にすることが知られている。
矩形単位のコントラスト補正処理の１例では、まず、画像を矩形に分割する。次に、矩形ごとにコントラスト伸長率を求める。コントラスト伸長率は、ヒストグラムの形から求める。例えば、ヒストグラムをダイナミックレンジ一杯に伸長するように伸長率を計算する。全部の矩形についてコントラスト伸長率を求める。次に、画像の各画素を画素が含まれる矩形の伸長率で変換する。隣り合う矩形との明度の連続性を保つために、たとえば、矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、矩形単位のコントラスト補正処理において、１つの矩形に明度差が大きい２つ以上の領域が含まれることがある。このような場合、コントラスト補正処理により、必要以上にコントラストを強調したり、隣り合う矩形の間で明度変化が逆転することがある、という問題があった。したがって、矩形別に画像のコントラストを強調する際に、明度変化の逆転や部分的なコントラスト強調しすぎを防ぐことが望まれる。
【０００４】
本発明の目的は、コントラストを最適にする画像補正処理をおこなう画像処理装置や画像処理方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の画像処理装置は、画像を複数の矩形に分ける分割手段と、各矩形の明度ヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段により作成された明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる判別手段と、判別手段が明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断した矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換するコントラスト伸長手段とを備える。
本発明に係る第１の画像処理方法は、画像を複数の矩形に分け、各矩形の明度ヒストグラムを作成し、矩形ごとに明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べ、明度ヒストグラムが多峰性を持っている矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換する。
本発明に係る第1のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、画像を複数の矩形に分けるステップ、各矩形の明度ヒストグラムを作成するステップ、矩形ごとに明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べるステップ、および、明度ヒストグラムが多峰性を持っている矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。
【０００６】
本発明に係る第２の画像処理装置は、画像を複数の矩形に分ける分割手段と、各矩形の明度ヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段により作成された明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる判別手段と、矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求める手段と、明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換する手段とを備える。
本発明に係る第２の画像処理方法は、画像を複数の矩形に分け、各矩形の明度ヒストグラムを作成し、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べ、矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求め、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換する。
本発明に係る第２のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、画像を複数の矩形に分けるステップ、各矩形の明度ヒストグラムを作成するステップ、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べるステップ、矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求めるステップ、および、作成した明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
本発明の実施形態の情報処理装置（以下、システムという）は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（以下、ＧＵＩという）を採用した画像データのデータベースシステムである。図１に示すように、本システムは、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）を備え、システム全体を制御する制御装置１（コンピュータ）を中心として構成される。ディスプレイ２は、画像あるいは文字などを表示すると共に、操作のための各種画面の表示等を行う。キーボード３及びマウス４は、各種入力、指示操作等を行う。フロッピーディスク装置５ｂは、データを記憶及び保管する媒体であるフロッピーディスク５ａへのデータの書き込み及び読み出しを行う。ハードディスク装置６は、画像データとその属性情報などを記憶及び保管する。プリンタ７は、画像データに基づく画像を用紙上に出力する。スキャナ８は、シート状の原稿から画像データを読み取る。ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂは、多量の画像データが所定のフォーマット形式で格納されたＣＤ−ＲＯＭ９ａから画像データを読み込む。スキャナ８、ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂにより読み取られた画像データは、ハードディスク装置６に入力される。これらの装置は、それぞれ接続ケーブルを介して制御装置１と接続されている。また、図に示す矢印は、本システムにおけるデータの流れを示す。なお、これらの装置は、制御装置１に内蔵され一体に形成されてもよい。
【０００８】
図２は、制御装置１を中心としたブロック図である。制御装置１は、ＣＰＵ２０１を中心として構成され、ＣＰＵ２０１に接続されるデータバス２２０を介して、種々の処理プログラムを記憶するＲＯＭ２０３、各種データを記憶するＲＡＭ２０４、画像または文字等の表示をディスプレイ２に行う表示制御回路２０５、キーボードからの入力を転送制御するキーボード制御回路２０６、マウス４からの入力を転送制御するマウス制御回路２０７、フロッピーディスク装置５ｂを制御するフロッピーディスク装置制御回路２０８、ハードディスク装置６を制御するハードディスク制御回路２０９、プリンタ７への出力を制御するプリンタ制御回路２１０、スキャナ８を制御するスキャナ制御回路２１１、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９ｂを制御するＣＤ−ＲＯＭドライブ制御回路２１２がそれぞれ接続される。また、ＣＰＵ２０１には、本システムを動作させるのに必要な基準クロックを発生するためのクロック２０２が接続され、さらにデータバス２２０を介して各種拡張ボードを接続するための拡張スロット２１５が接続される。なお、拡張スロット２１５にＳＣＳＩボードを接続し、このＳＣＳＩボードを介してフロッピーディスク装置５ｂ、ハードディスク装置６、スキャナ８、ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂ等を接続してもよい。なお、画像データの入力装置としてスキャナ８及びＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂを使用するが、ディジタルカメラなどの他の入力装置を用いてもよい。さらに、このハードウエア回路を、デジタルカメラなどの画像入力機器に内蔵させてもよい。
【０００９】
このシステムにおける画像自動補正処理において、画像データに対して画像補正がなされる。画像補正ルーチンには、本発明の対象であるコントラストと明るさの補正処理が含まれる。補正処理開始命令がユーザーにより入力されると、このルーチンが起動され、自動で画像補正処理を行う。画像自動補正には、その他に、画像ファイル入出力処理、画像表示処理、補正操作用ＧＵＩ処理、ＧＵＩ処理におけるエラー処理および解像度変更処理が含まれるが、これらについての説明は省略する。なお、本発明の実施に用いるこれらのソフトウエアは、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体で供給され、それがコンピュータに読み込まれて実行される。
図３に示すように、このコントラスト補正部は、画像を矩形に分割する画像分割部２０、矩形ごとにヒストグラムを作成するヒストグラム作成部２２、および、矩形ごとにコントラストの伸長を行なうコントラスト伸長部２４からなる。なお、コントラスト補正処理は以下ではソフトウエアプログラムとして説明されるが、少なくとも１部をハードウエア回路としてもよい。
【００１０】
図４は、画像を複数の矩形に分割して、その１つの矩形（ハッチングを施した部分）を取り出した状況を図式的に示す。この矩形にはＡ領域(明るい領域)とＢ領域(暗い領域)が含まれる。ここで、点ｐはＢ領域上の点である。
【００１１】
図５は、図４に示した矩形の明度ヒストグラムである。多峰性を持ったヒストグラムであることがわかる。ヒストグラムは、点線で示したＡ領域とＢ領域のヒストグラムを加えたヒストグラムである。点ｐの明度値はｐlである。
【００１２】
図６は、比較のため従来のコントラスト補正により図４の矩形のコントラストを伸長した後の明度ヒストグラムを示す。このコントラスト補正では、矩形ごとにヒストグラムの形からコントラスト伸長率を求める。次に、画像の各画素を画素が含まれる矩形の伸長率で変換する。ここで、矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める。これにより、点ｐの変換後の明度値はｐl'になる。しかし、Ｂ領域のみのヒストグラム(図５参照)から、Ｂ領域は過剰な補正を行わないほうがよい領域であることがわかる。なぜならば、Ｂ領域は、極端に暗く分散が小さい領域(べた領域)であり、コントラストを強調しすぎると、ノイズを強調したり、まだらになったりするからである。この比較例では、ｐl'はかなり高い明度になり、Ｂ領域はコントラスト補正過剰になっている。
【００１３】
次に、本発明の第１の実施形態における矩形単位のコントラスト補正処理について説明する。図７は、この実施形態のＣＰＵ２０１によるコントラスト補正のメイン処理フローを示す。まず、画像を矩形に分割する（Ｓ１０）。次に、矩形ごとにコントラスト伸長率を求める。まず、矩形を表すｎを１とし（Ｓ１２、図８参照）、その矩形についてコントラスト伸長率を求める（Ｓ１４）。そして、ｎをインクリメントし（Ｓ１６）、ｎが矩形の数より大きくなければ、S１４に戻り、上述の処理を全矩形について繰り返す。
次に、画像の各画素を画素が含まれる矩形の伸長率で変換する（Ｓ１８）。隣り合う矩形との明度の連続性を保つために、矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める。
【００１４】
図８は、コントラスト伸長率を求める処理（図７、Ｓ１４）のフローを示す。まず、ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる（Ｓ４０）。この調べ方には、ヒストグラムの谷を調べる等の方法がある。その他、高速に処理する方法では、矩形内をさらにいくつかの矩形に分割し、各矩形の平均値を求め、次に、この平均値を比較して、多峰性を持つか否かを調べる。ある程度以上差がある矩形がある場合は、多峰性を持つと判断する（Ｓ４２）。
ヒストグラムが多峰性を持つと判断される場合は（Ｓ４２でＹＥＳ）、矩形を明度で領域分割する（Ｓ４４）。領域分割の方法は、領域拡張法等の公知の方法を用いる。領域拡張法は、各画素についてその特徴量を周辺のそれと比べ、特徴量に差がない画素は周辺画素と同一の領域であるとして、順次統合していく方法である。そして、領域毎にヒストグラムの伸長率を求める（Ｓ４６）。コントラスト伸長率は、ヒストグラムの形から求める。たとえば、ある程度分散が大きい場合は、各矩形のダイナミックレンジ一杯にヒストグラムを伸長する倍率であり、分散がかなり小さい場合は、強調されすぎないように小さめに設定する。
一方、ヒストグラムが多峰性を持たないと判断される場合は（Ｓ４２でＮＯ）、矩形単位でヒストグラムの伸長率を求める（Ｓ４８）。
【００１５】
図９は、図５のコントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラムである。点ｐの変換後の明度値はｐl''になる。Ａ領域は、ダイナミックレンジ一杯にヒストグラムの伸長を行うが、Ｂ領域は伸長率を押さえるため、Ｂ領域に含まれる点ｐの変換後の値ｐl''は、あまり変化せず、Ｂ領域はコントラスト補正過剰にならない。
【００１６】
次に、本発明の第２の実施形態における矩形単位のコントラスト補正処理について説明する。第2の実施形態におけるメイン処理フローは、第1の実施形態のメインフロー（図７）と同じであるので、説明を省略する。
図１０は、第２の実施形態におけるコントラスト伸長率を求める処理を示す。まず、伸長率を求める（Ｓ６０）。コントラスト伸長率は、ヒストグラムの形から求める。次に、ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる（Ｓ６２）。調べ方は第１の実施形態と同様である。そして、多峰性を持つと判断される場合は（Ｓ６４でＹＥＳ）、Ｓ６０で求めたコントラストの伸長率を小さめに設定する（Ｓ６６）。
【００１７】
図１１は、図４の矩形についてのコントラスト伸長後の明度ヒストグラムを示す。点ｐの変換後の明度値はｐl'''になる。伸長率を小さめに抑えたため、Ａ、Ｂ領域ともに、コントラストの強調は抑えられている。ｐの変換後の値ｐ'''は、もとの値からあまり変化せず、Ｂ領域はコントラスト補正過剰にならない。
第１実施形態と比較すると、本実施形態では、領域を分割せずに、コントラストの強調量（伸長率）を落とすので、必要以上にコントラストを強調しすぎないという効果を、簡単に高速に得ることができる。
【００１８】
次に、明度変化の逆転を防止する本発明の処理の効果を説明する。従来は、明度変化の逆転が起きることがあった。しかし、本発明により、明度変化の逆転を防ぐ効果がある。この詳細について次に説明する。
【００１９】
図１２と図１３を用いて、コントラスト補正を説明する。従来は、矩形単位のコントラスト補正では、各矩形ごとに隣り合う矩形のコントラスト伸長率で明度値を計算し、線形補間により変換後の明度値を求める方法をとっている。そのため、従来は、明度変化の逆転が起こることがあった。図１３は、図１２のハッチングを施した矩形８１を示す。ここで、図１２の矩形８１、矩形８２のコントラスト伸長率がそれぞれ、２.０、１.０である。また、矩形８１はＡ、Ｂの２つの領域から構成されており、コントラスト伸長率がそれぞれ、２.０、１.０であるとする。また、矩形の１辺の長さが２Ｌとする。いまＢ領域上の２点ｐ１、ｐ２をとり、従来の方法でコントラストを伸長し、線形補間後の画素値を計算した。説明を簡単にするために、縦方向のみの補間により計算した。
【００２０】
一般に、矩形内に明度差が大きい領域(Ａ、Ｂ)が２つ以上存在する場合、その矩形に隣接する矩形は、Ａ、Ｂ領域のどちらかであることが多い。その場合には、従来法では、上述のように明度が逆転する可能性が高い。すなわち、Ａ領域のコントラストの伸長を受けて、Ｂ領域のコントラストが伸長されるため、線形補間をしても、明度変化が逆転する場合がある。
一方、第１の実施形態では、Ｂ領域内に存在する点ｐ１、ｐ２の変換には、矩形８１についてのヒストグラムが双峰性なので、領域分割をして各領域ごとのコントラスト伸長率を求めて伸長するので、明度変化が逆転することはない。また、第２の実施形態においても、Ｂ領域内に存在する点ｐ１、ｐ２の変換には、多峰性を考慮してコントラスト伸長率を小さめにするので、明度変化が逆転することはない。
【００２１】
なお、上記の実施形態では、コントラスト伸長率によりコントラスト補正をしていた（画素値を伸長率で変倍する）が、これに限らない。たとえば、入力と出力との関係を示す変換曲線を用いてコントラストを補正する場合にも、本発明の適用が可能である。つまり、第1実施形態では、分割した領域ごとに適した変換曲線を選択または作成するようにすればよい。また、第2実施形態では、ヒストグラムが多峰性であるときには、コントラストを強調しすぎない変換曲線を選択または作成するようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
高速に画像の各部分に対してコントラスト補正を行うときに、部分的に必要以上にコントラストを強調しすぎることがなくなり、また、部分的に明度変化が逆転することもなくなる。
また、領域を分割せずにコントラストの強調量を落とすので、必要以上にコントラストを強調しすぎない効果を、簡単に高速で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全体概念構成の図
【図２】 制御装置１を中心としたブロック図
【図３】 コントラスト補正系のブロック図
【図４】 画像を矩形に分割して、その１つの矩形を取り出した図
【図５】 図３の矩形の明度ヒストグラム
【図６】 コントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラム
【図７】 メイン処理フローチャート
【図８】 第１実施形態におけるコントラスト伸長率を求める処理のフローチャート
【図９】 コントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラム
【図１０】 第２実施形態におけるコントラスト伸長率を求める処理のフローチャート
【図１１】 コントラスト伸長後の矩形の明度ヒストグラム
【図１２】 コントラスト補正の例を説明するための画像の図
【図１３】 コントラスト補正の例を説明するための矩形の画像の図
【符号の説明】
１ 制御装置、２ ディスプレイ、５ フロッピーディスク装置、６ ハードディスク装置、８ スキャナ、９６ ＣＤ−ＲＯＭ装置、２０１ ＣＰＵ
Claims (6)
- 画像を複数の矩形に分ける分割手段と、
各矩形の明度ヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
ヒストグラム作成手段により作成された明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる判別手段と、
判別手段が明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断した矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換するコントラスト伸長手段と
を備える画像処理装置。 - 画像を複数の矩形に分け、
各矩形の明度ヒストグラムを作成し、
矩形ごとに明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べ、
明度ヒストグラムが多峰性を持っている矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換する
画像処理方法。 - 画像を複数の矩形に分けるステップ、
各矩形の明度ヒストグラムを作成するステップ、
矩形ごとに明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べるステップ、および
明度ヒストグラムが多峰性を持っている矩形について、その矩形内を明度で領域分割し、領域ごとに当該領域の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を設定し、設定されたコントラスト伸長率で領域内の画素を変換するステップ
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 画像を複数の矩形に分ける分割手段と、
各矩形の明度ヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
ヒストグラム作成手段により作成された明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べる判別手段と、
矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求める手段と、
明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を小さく設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換する手段と
を備える画像処理装置。 - 画像を複数の矩形に分け、
各矩形の明度ヒストグラムを作成し、
作成した明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べ、
矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求め、
作成した明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を小さく設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変換する
画像処理方法。 - 画像を複数の矩形に分けるステップ、
各矩形の明度ヒストグラムを作成するステップ、
作成した明度ヒストグラムが多峰性を持つかどうかを調べるステップ、
矩形ごとに当該矩形の明度ヒストグラムの形に応じてコントラスト伸長率を求めるステップ、および
作成した明度ヒストグラムが多峰性を持っていると判断された矩形について、その矩形のコントラスト伸長率を小さく設定し、設定したコントラスト伸長率で矩形内の画素を変 換するステップ
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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