JP3843473B2

JP3843473B2 - Digital gradation converter

Info

Publication number: JP3843473B2
Application number: JP27391395A
Authority: JP
Inventors: 博哲洪
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH09116756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル階調変換装置に関し、詳しくは、対数特性の画像濃度データを得るための階調変換技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ネガフィルムなどの原稿を１次元イメージセンサで主走査方向に光電走査しつつ、前記１次元イメージセンサと原稿とを相対的に副走査方向に移動させて、前記原稿の光透過率（又は反射率）として画像濃度情報を読み取るスキャナが知られている。
【０００３】
前記スキャナからの光強度データは、例えば図１に示すような処理装置によって階調変換されていた。
図１において、フィルムスキャナ１からの光強度データは、第１の階調変換手段２に送られ、ここで対数変換される。そして、前記対数変換により得られた対数特性の画像濃度データは、一旦画像メモリ３に蓄えられ、ＣＰＵ４は、前記画像メモリ３に蓄えられた画像濃度データに基づき、適切な画像の色バランス，濃度を検出し、かかる検出結果に基づいて第２の階調変換手段５における比例的な変換特性をシフトさせることで、等価的にスキャン時の露光量を変化させる効果を得られるようにする。
【０００４】
第２の階調変換手段５における階調変換後の画像濃度データは、更に、後段の色変換手段６によってＣＲＴ等の表示装置７用のデータに変換された後、表示装置７に出力されたり、又は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置やＭＤドライブ装置などの記録装置８に記録される。
尚、図１において、９は、濃度補正データなどをオペレータが入力するためのキーボードである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような階調変換処理においては、第１の階調変換手段における対数変換によって、高濃度部分の画像情報が欠落してしまうという問題があった。
例えば図５に示すように、スキャナからの12ビットの光強度データを、対数変換によって８ビットの画像濃度データに変換する場合、変換後のデータにおいて高濃度部は負となる。
【０００６】
通常、画像濃度データは符号無しのデータとして扱うため、前記負の値に変換される高濃度域は実際の変換においては０として丸められ変換されることになってしまい、高濃度域の濃度情報が失われることになっていたものである。尚、図５に示す例では、90／4095（＝2.2 ％）以下の透過率である高濃度部の情報は失われることになる。
【０００７】
ここで、図６に示す変換特性のように、対数変換するレンジを広くとり、負になる高濃度部分を減らすことは可能である。しかし、この場合でも、負になる濃度レンジが存在することに変わりはなく、更に、負になる濃度レンジを減らすために現実の濃度使用レンジが狭くなってしまい、実際の画像レンジに対する量子化効率が悪化するという問題が発生する。
【０００８】
一般のネガフィルムにおける画像レンジは強度比で１：20程度であるから、前記図６に示すようにして、高濃度部まで対数化しようとすると、使用できるレンジが狭くなってしまう。即ち、１コマの画像の強度レンジが前述のように１：20程度であったとすると、図５に示す対数変換特性では、変換後の使用レンジは、０〜255のうち200程度の範囲（56〜255）になるが、図６に示す対数変換特性では、使用レンジは０〜255のうち140程度の範囲（115〜255）となり、残りの115の範囲は使用されずに無駄になってしまう。更に、図６に示す対数変換の場合は、図５に示す対数変換よりも負になる高濃度部分を減らすことができるものの、17／4095（＝0.4％）以下は対数値が負になり、高濃度部分の情報が失われることに変わりはない。
【０００９】
前述のように、第２の階調変換手段では、高濃度の画像に対しては比例変換における特性を平行移動させ、適切なレベルになるように修正を加えるが、第１の階調変換手段による対数変換によって既に失われた高濃度部分についてはその情報を復元することができないため、高濃度の画像については所謂「飽和」が発生し、不自然な画像となっていた。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、使用可能な濃度レンジを最適化しつつ、画像濃度情報が失われるレンジをなくすことができる対数変換を実現することを目的とする。
また、対数特性の画像濃度データに基づく濃度検出後に、最適な対数変換が行えるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、オリジナルの画像濃度データを対数変換して対数特性の画像濃度データを得るディジタル階調変換装置であって、特定の濃度域に限定して対数変換を行うとともに前記特定の濃度域以外の濃度域では比例変換を行う第１階調変換手段と、前記特定の濃度域以外の濃度域に対して対数変換を行うとともに前記特定の濃度域では比例変換を行う第２階調変換手段とを備え、前記第１階調変換手段で階調変換したデータに基づいて前記第２階調変換手段の変換特性を補正し、前記第１階調変換手段で階調変換したデータを更に前記補正後の第２階調変換手段で階調変換することで前記オリジナルの画像濃度データの全レンジに対する対数変換が行われる構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、第１階調変換手段による１回の変換のみで全レンジに対する対数変換が行われるのではなく、第１階調変換手段による変換で、特定の濃度域に限定して対数変換を行うとともに前記特定の濃度域以外の濃度域では比例変換が行われ、更に、第２階調変換手段では、第１階調変換手段で比例変換されて対数変換されなかった濃度域について対数変換することで、対数変換が２回に分けて行われ、オリジナルの画像濃度データの全レンジに対する対数変換が完了することになる。
このとき、前記第１、第２階調変換手段が、対数変換を行う濃度域以外の濃度域において比例変換を行う構成を備えているので、第１階調変換手段で対数変換が行われない濃度域の情報を、そのまま第２階調変換手段に伝達でき、また、第１階調変換手段で対数変換された濃度域の情報を、第２階調変換手段を経ても保存できる。
従って、第１階調変換手段において、特定の濃度域以外の高濃度域は比例変換を行い、負になる高濃度部分を避けて対数変換することで、使用可能な濃度レンジを狭くすることなく、かつ、画像情報が失われることのない特性で変換をさせておき、この第１階調変換手段で階調変換したデータに基づいて第２階調変換手段の変換特性を補正し、該補正後の第２階調変換手段において、更に前記高濃度部分を対数変換させることで、オリジナルの画像データの全レンジについて対数特性の画像濃度データを得るようにできる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、前記特定の濃度域が、画像濃度データが所定値から最大値までの低濃度域である構成とした。
かかる構成によると、対数変換で負となる高濃度部（画像濃度データが所定値から最小値までの領域）については第１階調変換手段で対数変換を行わないから、第１階調変換手段で高濃度部が負に変換されて高濃度部の情報が失われることを回避できる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記第１階調変換手段が、対数変換に近似する変換特性でデータを変換する一方、第２階調変換手段が、第１階調変換手段で変換されたデータの対数変換からのずれ分を補正する変換を行う構成とした。
かかる構成によると、第１階調変換手段が、対数変換ではなく、使用可能な濃度レンジを狭くすることなく、かつ、画像情報が失われることのない対数変換に近似する変換特性でデータを変換し、対数変換した場合のデータと第１階調変換手段による変換後のデータとのずれ分が第２階調変換手段による変換で補正され、第１，第２階調変換手段それぞれではいずれの濃度域でも直接的に対数変換することなく、結果的には、全レンジに対する対数変換を実現できる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、前記第１，第２階調変換手段による第１の対数変換で得られた画像濃度データに基づき、全レンジの対数変換における出力濃度データを設定し、該設定された出力濃度データによる対数変換特性で前記オリジナルの画像濃度データの全レンジについて第２の対数変換を行う構成とした。
かかる構成によると、第１，第２階調変換手段による第１の対数変換で概ね得られた対数特性の画像濃度データに基づいて適切な画像の濃度を検出し、該検出結果に基づいて対数変換における出力濃度データを設定する。そして、前記設定された出力濃度データによる対数変換特性で第２の対数変換を行うことで、適切な対数変換を実現する。
【００１８】
請求項５記載の発明では、前記オリジナルの画像濃度データが、原稿の光電走査によって得られた画像濃度に対応する光強度データであって、前記第１，第２階調変換手段による第１の対数変換が、プリスキャンで得られた光強度データについて行われ、該第１の対数変換で得られた画像濃度データに基づき設定された階調変換特性での第２の対数変換を、本スキャンで得られた光強度データについて行う構成とした。
【００１９】
かかる構成によると、画像の濃度値を判定するために行われるプリスキャンによって得られた光強度データについては、第１，第２階調変換手段による２回の変換で対数変換が実現され、かかる対数変換によって得られた画像濃度データに基づいて画像の濃度特性が検知される。そして、前記検知された濃度特性に基づいて対数変換の特性（出力データ）を原稿毎に設定し、本スキャンで得られた光強度データを、前記プリスキャンの結果として得られた対数変換特性で対数変換して、原稿毎に適切な対数特性の画像濃度データを得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
尚、以下では、ネガフィルムの画像をポジ画像に変換するディジタル画像機器を例とし、ハードウェア構成については、既述の図１を参照しつつ説明する。
一般に、ネガフィルムは、図２に示すような露光量−濃度特性を有しており、図２に示す例では、フィルム上で１：100 （対数で２）程度の濃度レンジをもっていることになる。
【００２１】
露出制御のないカメラでは、フィルムのどのレンジが使用されるか特定されず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、被写体の輝度に応じて使用されるレンジが分布することになるが、１コマ写真では対数で1.8 程度のレンジが使用されることになり、一般のネガフィルムのガンマ（特性カーブの傾き）は0.6 程度であるから、フィルム上では対数で1.1 〜1.2 程度の濃度レンジが使用されることになる。
【００２２】
尚、図２（ａ），（ｂ）に示すフィルム上の濃度は、光電変換によって読み取ったときの光強度を示すものであり、図２（ａ）は、露光量が多いために濃度が高濃度側に偏っている場合を示し、逆に、図２（ｂ）は、露光量が少ないために濃度が低濃度側に偏っている場合を示す。
ここで、露光量のばらつきを調整するためには、画像毎に適切な露光レンジ（濃度レンジ）を検出し、これを適正に量子化する必要があり、例えば図２（ａ）に示す露光量が多いときには僅かに加算処理し、図２（ｂ）に示す露光量が少ないときには加算量を大きくして再現画像を低濃度側にシフトさせることが必要である。
【００２３】
更に、写真画像を取り扱う場合には、露出量の違いを加算で補正できることになる対数（常用対数）で画像濃度データを取り扱うことが好ましいが、１回の変換で対数特性の画像濃度データを得ようとすると、前述のように高濃度部の情報が失われることになってしまう。
そこで、本発明では、第１の階調変換手段２には、高濃度部が負にならない（又は、負になる部分が少ない）変換特性であって、全レンジを対数変換するものではない変換特性を設定し、かかる第１の階調変換手段２による変換特性を補正して結果的に全レンジについて対数変換された画像濃度データが得られるように、第２の階調変換手段５の変換特性を設定し、第１，第２の階調変換手段２，５を経て初めて全レンジに対して対数特性の画像濃度データが得られるようにする。
【００２４】
以下にかかる階調変換について詳細に説明する。
尚、前記階調変換においては、ネガベースが濃度０となるように正規化するものとし、更に、オリジナルの画像濃度データ（スキャナからの光強度データ）は12ビットで読み込まれ、色変換手段６の前に８ビットに対数変換されるものとする。ネガベースの濃度を０とする正規化を必須とするものではないが、この条件が最も全濃度データを取り入れるために効率が良いので、前記正規化を行うことが好ましい。
【００２５】
まず、前記第１の階調変換手段２には、図３に示すような階調変換カーブを設定する。
図３に示す階調変換カーブは、12ビットの入力のうち、０から約240 までの高濃度部は強度に比例する変換を行い、それ以上4095（最大値）以下の低濃度部では対数変換を行う設定になっており、出力データは69を境に高濃度部（０から69）は真数比例値（強度比例値）に、低濃度部（69から255 ）は対数比例値となる。
【００２６】
上記図３に示す階調変換カーブでは、高濃度部においても出力が負になることがないから、高濃度付近でも情報が失われることがなく画像メモリ３に画像濃度データを伝達することができる。この前記図３の階調変換カーブによる階調変換が、請求項１に示す第１階調変換手段に相当する。
但し、前記図３に示す第１の階調変換手段２における変換カーブでは、高濃度部が対数変換されないから、第１の階調変換手段２による変換結果を更に変換する第２の階調変換手段５における変換カーブは、全レンジでの対数変換を実現するために、図４に示すように設定される。
【００２７】
即ち、第２の階調変換手段５における変換カーブは、第１の階調変換手段２とは逆に、低濃度部（69から255 まで）は強度に比例する変換（真数比例変換）を行い、高濃度部（０から69まで）では対数変換を行う設定となっている。この前記図４の階調変換カーブによる階調変換が、請求項１に示す第２階調変換手段に相当する。
【００２８】
従って、第１の階調変換手段２によって強度比例変換された高濃度部が、第２の階調変換手段５で対数変換され、第１の階調変換手段２によって対数変換された低濃度部が、第２の階調変換手段５によって強度比例変換されることになり、これによって、第２の階調変換手段５で変換されたデータ、換言すれば、第１，第２の階調変換手段を経たデータは、全てのレンジに対して対数特性をもった画像濃度データとなる。
【００２９】
ここで、例えば画像濃度に応じて図３に示す第１の階調変換手段２における出力値に定数を加算すれば、第２の階調変換手段５を経た段階において定数加算無しで負になっていた高濃度部が正になり、光強度データが画像濃度に応じて適切に８ビットの対数特性を有する濃度データに変換されることになる。
前記第１，第２の階調変換手段による階調変換後の対数特性の８ビット画像濃度データは、後段の色変換手段６に送られ、この色変換手段６において表示装置７に対して適切な色データに変換される。
【００３０】
次に、実際のネガフィルムの読取りにおける手順を詳細に説明する。
まず、画像の濃度値を判定する目的で、プリスキャンを実行し、このとき、第１の階調変換手段２には、図３に示す特性の変換テーブル、即ち、高濃度部を強度比例変換し、低濃度部を対数変換する変換特性を設定する。
そして、スキャナ１からの光強度データを、第１の階調変換手段２で変換してその結果を画像メモリ３に書き込む。
【００３１】
前記画像メモリ３に書き込まれた画像濃度データをＣＰＵ４が読み込み、適正濃度を検出する。このとき、画像濃度データの高濃度部分は強度比例のデータであるため、高濃度側と低濃度側とを同等に扱うことができないが、ＣＰＵ４内部に図４の変換特性をもたせて画像メモリ３のデータを変換することで全レンジを対数に換算し、該変換後のデータに基づいて、平均濃度を算出したり、ヒストグラムを作成して、画像濃度を判定する。尚、ＣＰＵ４内部では、負の値も利用できるため、負の部分も正確な濃度値として利用できる。
【００３２】
次に、前記ＣＰＵ４による画像濃度判定の結果から設定される濃度補正値や、オペレータの入力によって指定される補正値に従って、第２の階調変換手段５に変換テーブルを設定する。具体的には、図４に示すような基本の変換特性、即ち、第１の階調変換手段２において強度比例変換されたデータを対数変換し、それ以外を強度比例変換する変換特性の出力データに対して、前記濃度補正値やオペレータによる設定に応じた濃度調整用定数を加算することで、適切な濃度レンジが取り出されるようにする。
【００３３】
次に、画像メモリ３の画像濃度データを、第２の階調変換手段５に転送し、第２の階調変換手段５で階調変換することで全レンジについて対数特性の画像濃度データを得る（第１の対数変換）。そして、第２の階調変換手段５を経て得られた対数特性の画像濃度データを、色変換手段６を通して表示装置７又は記憶装置８に送り、表示又は記録させる。
【００３４】
ここで、オペレータは、前記表示装置７の画像を確認して、第２の階調変換手段５による変換で出力に加算するための値を変更することができ、ＣＰＵ４はオペレータの入力に従い、第２の階調変換手段５における変換特性（出力データ）をシフトして書き換える。
そして、前記書き換えられた変換特性による第２の階調変換手段５による変換結果が、再度前記表示装置７に送られることで、オペレータは、変換特性の変更結果として得られた画像を確認することができ、適切な濃度修正用定数を設定できる。
【００３５】
尚、前記プリスキャンは、前述のように画像濃度を判定することが目的であるから、スキャナ１からの光強度データを全て用いる必要はなく、適宜間引くなどしてデータ数を減らすことが好ましい。
プリスキャンの結果から適切な画像濃度（濃度修正用定数）が決定されると、本スキャンを行う。
【００３６】
このとき、第２の階調変換手段５に対しては、入出力が同じ比例特性の変換テーブルを設定し、第１の階調変換手段２に対しては、図５に示す全レンジに対して対数変換を行う変換特性の出力値に対して、プリスキャンで決定された前記濃度修正用定数を加算（減算）した値を書き込む。
そして、本スキャンで得られた光強度データを、前記第１の階調変換手段２による全レンジについての対数変換（第２の対数変換）の後、第２の階調変換手段５によるリニアな変換を行わせ、色変換手段６を通して、記憶装置８に記憶させる。
【００３７】
このとき、第２の階調変換手段５による変換がリニアに設定されているため、量子化誤差による丸めは最小限に限定される。
即ち、プリスキャン時において、画像情報は第１の階調変換手段２で歪められるものの、高濃度部の情報が失われることがなく、画像メモリ上のデータを解析することで、平均濃度やヒストグラムの作成を精度良く行えるが、高濃度部のデータの量子化誤差は増えることになってしまう。
【００３８】
しかしながら、高濃度の画像は少なく、また、本スキャン時には、対数カーブを用いて全レンジを１度に対数変換するため、量子化誤差が増大することはなく、色変換手段６に対して量子化ロスを最小限にして画像情報を伝達できる。
ところで、上記では、プリスキャン時に第１，第２の階調変換手段による２回の変換で全レンジに対する対数変換を完了させるときに、第１の階調変換手段２は低濃度部で対数変換を行う構成としたが、第１の階調変換手段２の変換特性が対数カーブを含まずに、対数カーブに近似した変換カーブで階調変換する構成としても良い。例えば図３に示す変換カーブを平滑化し、かかる平滑化による対数カーブからのずれは、第２の階調変換手段５で補償されるようにすれば良い。
【００３９】
また、色変換手段６へ送るデータは必ずしも対数値である必要はない。即ち、対数変換の目的は、色変換手段に送るデータを、視覚的に量子化誤差を最小にしたり、色変換手段としてマトリクスを用いたときに演算誤差を低減させるためであるから、色変換手段の前における階調変換において対数変換の概念が含まれていれば良い。
【００４０】
更に、階調変換は、ハードウェア，ソフトウェアのいずれで処理するものであっても良い。
【００４１】
以上説明したように、請求項１記載の発明によると、第１階調変換手段による変換により、特定の濃度域では対数変換が行われるとともに対数変換が行われない濃度域については比例変換が行われ、更に、第２階調変換手段では、第１階調変換手段で対数変換されなかった濃度域について対数変換するとともに第１階調変換手段で対数変換された濃度域について比例変換することで、すなわち、２回の変換によって全レンジに対する対数変換を完了させる構成としたので、第１の階調変換手段では、例えば対数変換の結果が負になる濃度域を避けて対数変換することができる。そして、対数変換されたかった濃度域については、第１階調変換手段で階調変換したデータに基づいて変換特性が補正された第２階調変換手段で対数変換する。従って、該補正後の第２階調変換手段で第１階調変換手段によって対数変換されなかった濃度域を対数変換することができる。使用可能な濃度レンジを狭くすることなく、かつ、画像情報が失われることのない特性で変換をさせて対数特性の画像濃度データを得られるという効果がある。
【００４３】
請求項２記載の発明によると、対数変換で負となる高濃度部については第１階調変換手段で対数変換を行わず、例えば比例変換するので、第１階調変換手段で高濃度部が負に変換されて高濃度部の情報が失われてしまうことを回避できるという効果がある。
【００４４】
請求項３記載の発明によると、第１，第２階調変換手段それぞれではいずれの濃度域でも直接的に対数変換することなく、結果的には、全レンジに対する対数変換を実現できるという効果がある。
請求項４記載の発明によると、第１，第２階調変換手段を経ることで得られる対数特性の画像濃度データから適切な画像濃度を検出し、該検出結果に基づいて対数変換の特性を設定してあらためて対数変換させることにより、適切な濃度レンジをもち、かつ、量子化誤差の少ない対数特性の画像濃度データを得られるという効果がある。
【００４５】
請求項５記載の発明によると、プリスキャンによって得られた光強度データを高濃度部の情報を失うことなく対数特性の画像濃度データに変換することで、適切な画像濃度を簡便に検出できる一方、本スキャンで得られた光強度データを検出された画像濃度に基づき設定した対数変換特性で変換するから、適切な濃度レンジをもち、かつ、量子化誤差の少ない画像濃度データを得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】階調変換処理装置の構成ブロック図。
【図２】フィルムの露光量−濃度特性を示す線図。
【図３】第１階調変換手段による部分的な対数変換の特性を示す線図。
【図４】第２階調変換手段による部分的な対数変換の特性を示す線図。
【図５】一般的な対数変換カーブを示す線図。
【図６】対数変換するレンジを広くした対数変換カーブを示す線図。
【符号の説明】
１フィルムスキャナ
２第１の階調変換手段
３画像メモリ
４ＣＰＵ
５第２の階調変換手段
６色変換手段
７表示装置
８記録装置
９キーボード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital gradation conversion device, and more particularly to a gradation conversion technique for obtaining logarithmic image density data.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an original such as a negative film is photoelectrically scanned in the main scanning direction by a one-dimensional image sensor, while the one-dimensional image sensor and the original are relatively moved in the sub-scanning direction, so that the light transmittance ( A scanner that reads image density information as reflectance) is also known.
[0003]
The light intensity data from the scanner has been subjected to gradation conversion by a processing device as shown in FIG.
In FIG. 1, the light intensity data from the film scanner 1 is sent to the first gradation converting means 2 where it is logarithmically converted. The logarithmic image density data obtained by the logarithmic conversion is temporarily stored in the image memory 3, and the CPU 4 performs appropriate image color balance and density based on the image density data stored in the image memory 3. And the proportional conversion characteristic of the second gradation converting means 5 is shifted based on the detection result, so that the effect of changing the exposure amount at the time of scanning can be obtained.
[0004]
The image density data after the gradation conversion in the second gradation converting means 5 is further converted into data for a display device 7 such as a CRT by the subsequent color converting means 6 and then output to the display device 7. Alternatively, it is recorded in a recording device 8 such as a CD-ROM drive device or an MD drive device.
In FIG. 1, 9 is a keyboard for the operator to input density correction data and the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the gradation conversion processing as described above, there has been a problem that image information of a high density portion is lost due to logarithmic conversion in the first gradation conversion means.
For example, as shown in FIG. 5, when the 12-bit light intensity data from the scanner is converted into 8-bit image density data by logarithmic conversion, the high-density portion is negative in the converted data.
[0006]
Usually, since the image density data is handled as unsigned data, the high density area converted to the negative value is rounded and converted to 0 in the actual conversion, and the density information of the high density area. Is supposed to be lost. In the example shown in FIG. 5, the information of the high density portion having a transmittance of 90/4095 (= 2.2%) or less is lost.
[0007]
Here, as in the conversion characteristics shown in FIG. 6, it is possible to widen the range for logarithmic conversion and reduce the high density portion that becomes negative. However, even in this case, there is no change in the density range that becomes negative, and the actual density use range becomes narrower to reduce the density range that becomes negative, and the quantization efficiency for the actual image range is reduced. The problem of worsening occurs.
[0008]
Since the image range of a general negative film is about 1:20 in intensity ratio, if the logarithmization is performed up to the high density portion as shown in FIG. 6, the usable range becomes narrow. That is, assuming that the intensity range of an image of one frame is about 1:20 as described above, in the logarithmic conversion characteristic shown in FIG. However, in the logarithmic conversion characteristic shown in FIG. 6, the use range is about 140 ( 115 to 255) of 0 to 255, and the remaining 115 ranges are not used and are wasted. . Furthermore, in the case of the logarithmic conversion shown in FIG. 6, although the high density part which becomes negative compared with the logarithmic conversion shown in FIG. 5 can be reduced, the logarithmic value becomes negative at 17/4095 (= 0.4%) or less. The information of the high concentration part is still lost.
[0009]
As described above, in the second gradation conversion means, the characteristic in the proportional conversion is translated for a high density image and corrected so as to be at an appropriate level. Since the information on the high density portion already lost by the logarithmic transformation cannot be restored, so-called “saturation” occurs in the high density image, resulting in an unnatural image.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize logarithmic conversion that can eliminate a range in which image density information is lost while optimizing a usable density range.
It is another object of the present invention to perform optimal logarithmic conversion after density detection based on log density image density data.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention described in claim 1 is a digital gradation conversion apparatus that obtains logarithmic image density data by logarithmically converting original image density data, and performs logarithmic conversion limited to a specific density range and A first gradation conversion unit that performs proportional conversion in a density range other than the specific density range; and a second that performs logarithmic conversion on a density range other than the specific density range and performs proportional conversion in the specific density range. Gradation conversion means , correcting the conversion characteristics of the second gradation conversion means based on the data subjected to gradation conversion by the first gradation conversion means, and converting the gradation by the first gradation conversion means The data is further subjected to gradation conversion by the corrected second gradation conversion means, whereby logarithmic conversion is performed for the entire range of the original image density data.
[0012]
According to such a configuration, logarithmic conversion is not performed for the entire range by only one conversion by the first gradation conversion unit, but logarithmic conversion is limited to a specific density range by conversion by the first gradation conversion unit. And the proportional conversion is performed in the density range other than the specific density range, and the second gradation conversion unit further performs logarithmic conversion on the density range that is proportionally converted by the first gradation conversion unit and not logarithmically converted. Thus, the logarithmic conversion is performed in two steps, and the logarithmic conversion for the entire range of the original image density data is completed.
At this time, since the first and second gradation conversion units have a configuration in which proportional conversion is performed in a density range other than the density range in which logarithmic conversion is performed, logarithmic conversion is not performed by the first gradation conversion unit. The density range information can be transmitted as it is to the second tone conversion unit, and the density range information logarithmically converted by the first tone conversion unit can also be stored through the second tone conversion unit.
Therefore, in the first gradation converting means, the high density area other than the specific density area is proportionally converted, and logarithmic conversion is performed while avoiding the negative high density part without narrowing the usable density range. and, to the conversion characteristics never image information is lost can you have, the conversion characteristic of the second gradation conversion means is corrected based on the tone data converted by the first gradation conversion means, wherein In the second gradation conversion means after correction , log density conversion can be performed for the entire range of the original image data by further logarithmically converting the high density portion.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, the specific density range is a low density range in which image density data is from a predetermined value to a maximum value.
According to this configuration, the first gradation conversion means does not perform logarithmic conversion in the first gradation conversion means for the high density portion (area where the image density data is from a predetermined value to the minimum value) that is negative in the logarithmic conversion. Thus, it can be avoided that the high density part is converted to negative and the information of the high density part is lost.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, the first gradation conversion unit converts data with conversion characteristics approximate to logarithmic conversion, while the second gradation conversion unit converts the data converted by the first gradation conversion unit. The conversion is performed to correct the deviation from the logarithmic conversion.
According to this configuration, the first gradation conversion means converts the data with a conversion characteristic that approximates logarithmic conversion without narrowing the usable density range and without losing image information, instead of logarithmic conversion. The deviation between the logarithmically converted data and the data after the conversion by the first gradation conversion means is corrected by the conversion by the second gradation conversion means, and each of the first and second gradation conversion means As a result, logarithmic conversion for the entire range can be realized without performing logarithmic conversion directly in the density range.
[0017]
According to the fourth aspect of the present invention, the output density data in the logarithmic conversion of the entire range is set based on the image density data obtained by the first logarithmic conversion by the first and second gradation converting means, and the set value is set. The second logarithmic conversion is performed for the entire range of the original image density data with logarithmic conversion characteristics based on the output density data.
According to this configuration, an appropriate image density is detected based on log density image density data generally obtained by the first logarithmic conversion by the first and second gradation converting means, and the logarithm is based on the detection result. Set the output density data for conversion. Then, appropriate logarithmic conversion is realized by performing the second logarithmic conversion with the logarithmic conversion characteristic based on the set output density data.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, the original image density data is light intensity data corresponding to an image density obtained by photoelectric scanning of an original, and the first and second gradation conversion means perform the first. Logarithmic conversion is performed on the light intensity data obtained by the pre-scan, and the second logarithmic conversion with the gradation conversion characteristics set based on the image density data obtained by the first logarithmic conversion is performed in the main scan. It was set as the structure performed about the light intensity data obtained by (1).
[0019]
According to such a configuration, the logarithmic conversion is realized by the two conversions by the first and second gradation conversion means for the light intensity data obtained by the pre-scan performed for determining the density value of the image, and this is performed. A density characteristic of the image is detected based on the image density data obtained by logarithmic conversion. Then, logarithmic conversion characteristics (output data) are set for each original based on the detected density characteristics, and light intensity data obtained in the main scan is converted into logarithmic conversion characteristics obtained as a result of the prescan. Logarithmic conversion is performed to obtain image density data having appropriate logarithmic characteristics for each document.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
In the following description, a digital image device that converts a negative film image into a positive image is taken as an example, and the hardware configuration will be described with reference to FIG.
In general, a negative film has an exposure amount-density characteristic as shown in FIG. 2, and in the example shown in FIG. 2, it has a density range of about 1: 100 (logarithm 2) on the film. .
[0021]
In a camera without exposure control, it is not specified which range of the film is used, and as shown in FIGS. 2A and 2B, the range used depending on the luminance of the subject is distributed. However, the range of about 1.8 logarithm is used for single-frame photography, and the gamma (slope of the characteristic curve) of a general negative film is about 0.6, so the density on the film is about 1.1 to 1.2 logarithm. A range will be used.
[0022]
The density on the film shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) indicates the light intensity when read by photoelectric conversion, and FIG. 2 (a) shows a high density due to the large amount of exposure. FIG. 2B shows a case where the density is biased toward the low density side because the exposure amount is small.
Here, in order to adjust the variation in the exposure amount, it is necessary to detect an appropriate exposure range (density range) for each image and appropriately quantize the exposure range. For example, the exposure amount shown in FIG. When there is a large amount of light, it is necessary to slightly add, and when the amount of exposure shown in FIG. 2B is small, it is necessary to increase the amount of addition and shift the reproduced image to the low density side.
[0023]
Furthermore, when handling a photographic image, it is preferable to handle the image density data in logarithm (common logarithm) that can correct the difference in exposure amount by addition. However, logarithmic image density data can be obtained by one conversion. If it tries to do so, the information of the high density part will be lost as mentioned above.
Therefore, in the present invention, the first gradation converting means 2 has a conversion characteristic in which the high density portion does not become negative (or there are few negative portions) and does not logarithmically convert the entire range. The conversion of the second gradation converting means 5 is performed so that the characteristic is set and the conversion characteristics of the first gradation converting means 2 are corrected and the logarithmically converted image density data is obtained as a result. The characteristic is set and log density characteristic image density data is obtained for the entire range only after the first and second gradation converting means 2 and 5.
[0024]
The gradation conversion according to the following will be described in detail.
In the gradation conversion, the negative base is normalized so that the density becomes 0, and the original image density data (light intensity data from the scanner) is read in 12 bits. It is assumed that logarithm conversion is previously performed to 8 bits. Although normalization with a negative base density of 0 is not essential, it is preferable to perform the normalization because this condition is most efficient for taking in all density data.
[0025]
First, a gradation conversion curve as shown in FIG. 3 is set in the first gradation converting means 2.
In the gradation conversion curve shown in Fig. 3, the high density part from 0 to about 240 of 12-bit input is converted in proportion to the intensity, and the low density part below 4095 (maximum value) is logarithmically converted. In the output data, the high density portion (0 to 69) is a true-proportional value (intensity proportional value) and the low-density portion (69 to 255) is a logarithmic proportional value.
[0026]
In the gradation conversion curve shown in FIG. 3, since the output does not become negative even in the high density portion, the image density data can be transmitted to the image memory 3 without loss of information even in the vicinity of the high density. . The gradation conversion by the gradation conversion curve of FIG. 3 corresponds to the first gradation converting means shown in claim 1.
However, since the high density portion is not logarithmically converted in the conversion curve in the first gradation converting means 2 shown in FIG. 3, the second gradation conversion for further converting the conversion result by the first gradation converting means 2. The conversion curve in the means 5 is set as shown in FIG. 4 in order to realize logarithmic conversion in the entire range.
[0027]
That is, the conversion curve in the second gradation converting means 5 is opposite to the first gradation converting means 2, and the low density portion (69 to 255) is converted in proportion to the intensity (true number proportional conversion). The logarithmic conversion is set in the high density portion (from 0 to 69). The gradation conversion by the gradation conversion curve of FIG. 4 corresponds to the second gradation converting means shown in claim 1.
[0028]
Therefore, the high density portion that has been intensity proportionally converted by the first tone converting means 2 is logarithmically converted by the second tone converting means 5 and logarithmically converted by the first tone converting means 2. Is converted in proportion to the intensity by the second gradation converting means 5, whereby the data converted by the second gradation converting means 5, in other words, the first and second gradation conversions. The data passed through the means becomes image density data having logarithmic characteristics for all ranges.
[0029]
Here, for example, if a constant is added to the output value in the first gradation converting means 2 shown in FIG. 3 in accordance with the image density, it becomes negative without addition of the constant after the second gradation converting means 5. The high density portion that has been stored becomes positive, and the light intensity data is appropriately converted into density data having an 8-bit logarithmic characteristic in accordance with the image density.
The logarithmic characteristic 8-bit image density data after gradation conversion by the first and second gradation conversion means is sent to the color conversion means 6 in the subsequent stage, and the color conversion means 6 appropriately applies to the display device 7. Is converted into color data.
[0030]
Next, a procedure for reading an actual negative film will be described in detail.
First, for the purpose of determining the density value of the image, pre-scanning is executed. At this time, the first gradation converting means 2 has a characteristic conversion table shown in FIG. Then, a conversion characteristic for logarithmically converting the low density portion is set.
Then, the light intensity data from the scanner 1 is converted by the first gradation converting means 2 and the result is written in the image memory 3.
[0031]
The CPU 4 reads the image density data written in the image memory 3 and detects an appropriate density. At this time, since the high density portion of the image density data is proportional to the intensity, the high density side and the low density side cannot be treated equally, but the CPU 4 has the conversion characteristics shown in FIG. Is converted to logarithm, and based on the converted data, an average density is calculated or a histogram is created to determine the image density. Since a negative value can be used inside the CPU 4, the negative part can also be used as an accurate density value.
[0032]
Next, a conversion table is set in the second gradation converting means 5 in accordance with a density correction value set from the result of image density determination by the CPU 4 or a correction value specified by an operator input. Specifically, the basic conversion characteristics as shown in FIG. 4, that is, the output data of the conversion characteristics that logarithmically convert the data that has been subjected to the intensity proportional conversion in the first gradation converting means 2 and perform the other is the intensity proportional conversion. On the other hand, an appropriate density range is taken out by adding density adjustment constants according to the density correction value and the setting by the operator.
[0033]
Next, the image density data in the image memory 3 is transferred to the second gradation conversion means 5 and converted by the second gradation conversion means 5 to obtain logarithmic image density data for all ranges. (First logarithmic transformation). Then, the logarithmic image density data obtained through the second gradation converting means 5 is sent to the display device 7 or the storage device 8 through the color converting means 6 to be displayed or recorded.
[0034]
Here, the operator can confirm the image on the display device 7 and change the value to be added to the output by the conversion by the second gradation converting means 5, and the CPU 4 can change the value according to the operator's input. The conversion characteristic (output data) in the second gradation conversion means 5 is shifted and rewritten.
Then, the conversion result by the second gradation conversion means 5 based on the rewritten conversion characteristic is sent to the display device 7 again, so that the operator confirms the image obtained as the conversion characteristic change result. Therefore, an appropriate density correction constant can be set.
[0035]
Since the pre-scan is performed for the purpose of determining the image density as described above, it is not necessary to use all the light intensity data from the scanner 1, and it is preferable to reduce the number of data by appropriately thinning out.
When an appropriate image density (density correction constant) is determined from the result of the pre-scan, the main scan is performed.
[0036]
At this time, a conversion table having the same proportionality input / output is set for the second gradation converting means 5, and for the entire range shown in FIG. 5 for the first gradation converting means 2. Then, a value obtained by adding (subtracting) the density correction constant determined in the pre-scan is written to the output value of the conversion characteristic for performing logarithmic conversion.
Then, after the light intensity data obtained by the main scan is subjected to logarithmic conversion (second logarithmic conversion) for the entire range by the first gradation converting means 2, the light intensity data is linearly converted by the second gradation converting means 5. The conversion is performed and stored in the storage device 8 through the color conversion means 6.
[0037]
At this time, since the conversion by the second gradation converting means 5 is set linearly, rounding due to the quantization error is limited to the minimum.
That is, at the time of pre-scanning, the image information is distorted by the first gradation converting means 2, but the information on the high density portion is not lost, and the data on the image memory is analyzed, so that the average density and histogram can be analyzed. However, the quantization error of the data in the high density portion increases.
[0038]
However, there are few high-density images, and the entire range is logarithmically converted at a time using a logarithmic curve at the time of the main scan, so that the quantization error does not increase and the color conversion means 6 is quantized. Image information can be transmitted with minimal loss.
By the way, in the above, when the logarithmic conversion for the entire range is completed by two conversions by the first and second gradation conversion means during the pre-scan, the first gradation conversion means 2 performs logarithmic conversion at the low density portion. However, the conversion characteristics of the first gradation conversion means 2 may not include the logarithmic curve, and the gradation conversion may be performed using a conversion curve that approximates the logarithmic curve. For example, the conversion curve shown in FIG. 3 may be smoothed, and the deviation from the logarithmic curve due to the smoothing may be compensated by the second gradation converting means 5.
[0039]
Further, the data sent to the color conversion means 6 is not necessarily a logarithmic value. That is, the purpose of logarithmic conversion is to minimize the quantization error of data sent to the color conversion means or to reduce the calculation error when a matrix is used as the color conversion means. It is only necessary to include the concept of logarithmic conversion in the gradation conversion before.
[0040]
Furthermore, the gradation conversion may be processed by either hardware or software.
[0041]
As described above, according to the first aspect of the present invention, logarithmic conversion is performed in a specific density range and proportional conversion is performed in a density range where logarithmic conversion is not performed by the conversion by the first gradation converting means. Furthermore, the second gradation conversion means performs logarithmic conversion on the density area that has not been logarithmically converted by the first gradation conversion means, and proportionally converts the density area that has been logarithmically converted by the first gradation conversion means. That is, since the logarithmic conversion for the entire range is completed by two conversions, the first gradation conversion means can perform logarithmic conversion, for example, avoiding a density range where the logarithmic conversion result is negative. . Then, the density range that was desired to be logarithmically converted is logarithmically converted by the second gradation converting means whose conversion characteristics are corrected based on the data subjected to gradation conversion by the first gradation converting means. Therefore, the density range that has not been logarithmically converted by the first gradation converting means can be logarithmically converted by the corrected second gradation converting means. There is an effect that log density characteristic image density data can be obtained by performing conversion with characteristics that do not lose image information without narrowing the usable density range.
[0043]
According to the second aspect of the present invention, since the logarithmic conversion does not perform logarithmic conversion for the high density portion that is negative in the logarithmic conversion, for example, proportional conversion is performed, the high density portion is converted by the first tone conversion means. There is an effect that it can be avoided that the information of the high density portion is lost due to being converted to negative.
[0044]
According to the third aspect of the present invention, each of the first and second gradation converting means does not directly perform logarithmic conversion in any density range, and as a result, logarithmic conversion for the entire range can be realized. is there.
According to the fourth aspect of the present invention, an appropriate image density is detected from log density image density data obtained by passing through the first and second gradation converting means, and the logarithmic conversion characteristic is determined based on the detection result. By performing logarithmic conversion after setting, it is possible to obtain logarithmic image density data having an appropriate density range and a small quantization error.
[0045]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to easily detect an appropriate image density by converting the light intensity data obtained by the pre-scan to log density image density data without losing information on the high density portion. Since the light intensity data obtained in the main scan is converted with the logarithmic conversion characteristic set based on the detected image density, the image density data having an appropriate density range and having a small quantization error can be obtained. There is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration block diagram of a gradation conversion processing apparatus.
FIG. 2 is a diagram showing exposure amount-density characteristics of a film.
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of partial logarithmic conversion by the first gradation converting means.
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of partial logarithmic conversion by the second gradation converting means.
FIG. 5 is a diagram showing a general logarithmic conversion curve.
FIG. 6 is a diagram showing a logarithmic conversion curve with a wide range for logarithmic conversion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film scanner 2 1st gradation conversion means 3 Image memory 4 CPU
5 Second gradation converting means 6 Color converting means 7 Display device 8 Recording device 9 Keyboard

Claims

A digital gradation conversion device that obtains logarithmic image density data by logarithmically converting original image density data,
A logarithmic conversion limited to a specific density range and a first gradation conversion means for performing a proportional conversion in a density range other than the specific density range, and a logarithmic conversion for a density range other than the specific density range And a second gradation conversion means for performing proportional conversion in the specific density range,
The conversion characteristic of the second gradation conversion means is corrected based on the data subjected to gradation conversion by the first gradation conversion means, and the data subjected to gradation conversion by the first gradation conversion means is further corrected . A digital gradation conversion apparatus characterized in that logarithmic conversion is performed on the entire range of the original image density data by performing gradation conversion by a two gradation conversion means.

2. The digital gradation conversion apparatus according to claim 1, wherein the specific density range is a low density range in which image density data is from a predetermined value to a maximum value.

The first gradation converting means converts the data with a conversion characteristic approximate to logarithmic conversion, while the second gradation converting means calculates the deviation from the logarithmic conversion of the data converted by the first gradation converting means. 2. The digital gradation conversion apparatus according to claim 1, wherein conversion for correction is performed.

Based on the image density data obtained by the first logarithmic conversion by the first and second gradation converting means, output density data in the logarithmic conversion of all ranges is set, and logarithmic conversion characteristics based on the set output density data. The digital gradation conversion apparatus according to claim 1, wherein the second logarithmic conversion is performed on the entire range of the original image density data.

The original image density data is light intensity data corresponding to an image density obtained by photoelectric scanning of a document,
The first logarithmic conversion by the first and second gradation converting means is performed on the light intensity data obtained by the pre-scan, and the level set based on the image density data obtained by the first logarithmic conversion. 5. The digital gradation conversion apparatus according to claim 4, wherein the second logarithmic conversion with the tone conversion characteristic is performed on the light intensity data obtained by the main scan.