JP3943296B2 - 画像処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチバンド画像の処理に係り、特にマルチバンド画像からの色変換処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、撮影技術の進歩により、撮影対象の分光波形を実用上十分な精度で復元できる程度のチャンネル数を有する撮影機(マルチバンドカメラ)が実用化されつつある。これは、複数種類(多くは4種類以上)の光を透過する波長領域(マルチバンド)で、被写体を撮影して複数の画像(マルチバンド画像)を得るカメラである。
収録したマルチバンド画像から写真ライクな画像を得るために、従来、マルチバンド画像から露光濃度(Exposure Density)を求め、マトリクス演算、一次元LUT変換等の画像処理の手法を用いることが考えられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の画像処理の手法では、色の忠実性の観点で不十分であるという問題があった。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、マルチバンド画像から精度良く、写真ライクな画像を得ることのできる画像処理方法および装置を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第一の態様は、マルチバンド画像を写真材料に出力する際に施す画像処理方法であって、前記出力用写真材料の対数露光量と画像濃度を関係づける第1の3次元ルックアップテーブルと、露光濃度と対数露光量を関係づける第2のテーブルを有し、マルチバンド画像から得た露光濃度を前記第2のテーブルを用いて対数露光量に変換し、さらにこの対数露光量を前記第1の3次元ルックアップテーブルを用いて画像濃度に変換することを特徴とする画像処理方法を提供する。
【0005】
また、前記第1のテーブルは、露光装置により所定の出力用写真材料を露光して作成したチャートを、画像収録装置により収録し、作成した3次元ルックアップテーブルであることが好ましい。
【0006】
また、前記第2のテーブルは、所定のチャートを撮影して得られるマルチバンド画像から求めた露光濃度と、前記撮影において測定された濃度値から前記第1の3次元ルックアップテーブルを介して得られる対数露光量と、を用いるものであることが好ましい。
【0007】
また、前記所定のチャートとして、無彩色チャートを用いることが好ましい。
【0008】
さらに、前記マルチバンド画像から露光濃度を得るにあたり、出力用写真材料の分光感度データと、光源データを参照することが好ましい。
【0009】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第二の態様は、マルチバンド画像の画像処理装置であって、出力用写真材料の対数露光量と画像濃度を関係づける第1の3次元ルックアップテーブルと、露光濃度と対数露光量を関係づける第2のテーブルと、マルチバンド画像から露光濃度を算出する手段と、該露光濃度を、前記第2のテーブルおよび前記第1の3次元ルックアップテーブルを用いて画像濃度に変換する手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像処理方法および装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置の概略を示すブロック図である。
画像処理装置10には、マルチバンド画像を撮影するマルチバンドカメラ12、スキャナ14およびレーザプリンタ16が接続されている。また、画像処理装置10は、露光濃度算出部18、露光濃度画像保持部20、濃度画像変換部22および出力用写真材料の対数露光量と画像濃度を関係づける第1のテーブルである3次元ルックアップテーブル(3DLUT)24と、露光濃度と対数露光量を関係づける第2のテーブルである1次元ルックアップテーブル(1DLUT)26を含んでいる。
なお、画像処理装置10は、これら以外にも通常の画像処理を行うための手段を有しているが、ここでは、図示および説明を省略する。
【0012】
マルチバンドカメラ12は、光源28によって照射された被写体30を撮影波長領域を複数チャンネルに分割する分光フィルタを用いて複数チャンネル毎にスペクトル画像を撮影し、マルチバンド画像を得るものである。
マルチバンドカメラ12内の分光フィルタは、光学フィルタでもよいが、液晶チューナブルフィルタが好ましい。
液晶チューナブルフィルタは、被写体30からの反射光を複数のチャンネル毎に設定された波長領域で透過することができるように、画像処理装置10を形成するコンピュータから制御信号を受け取って所望のバンドパスフィルタとして機能する波長可変フィルタである。
【0013】
このような液晶チューナブルフィルタを用いて撮影波長領域を複数チャンネル、例えば16チャンネルに分割し、同一の被写体30を撮影して複数のスペクトル画像からなるマルチバンド画像をCCDカメラによって撮影する。
すなわち、CCDカメラは、所望の分光透過率分布に制御された液晶チューナブルフィルタを透過した透過光を、光学系のレンズを介してエリア状に配列したCCD素子の受光面で結像させ、波長領域の異なる各チャンネル毎に撮影被写体を撮影したスペクトル画像信号を得る撮影手段である。すなわち、チャンネル数が16チャンネルであれば、16枚のスペクトル画像の画像信号が得られる。
得られたスペクトル画像の画像信号は、画像処理装置10に送られる。画像処理装置10では、CCDカメラで受光して得られた出力信号をA/D変換してデジタル画像データを得る。必要によりDCオフセットの補正等が施される。
【0014】
スキャナ14は、前記第1のテーブルである3DLUT24を作成するために用意されたチャート32を読み込むものである。このチャート32は、レーザプリンタ16によって、所定の出力用写真材料に露光される。
レーザプリンタ16は、画像処理装置10によってマルチバンド画像から作成された濃度画像を、所定の出力用写真材料に写真ライクな画像34として出力するものである。
また、前記第2のテーブルである1DLUTを作成するために標準出力用写真材料に作成されたチャート36が別途用意されている。本実施形態では、チャート36としてグレーチャート(無彩色チャート)を用いる。
【0015】
以下、本実施形態の作用を説明する。
まず、第1のテーブルである3DLUT24を作成する。これは、レーザプリンタ16により、所定の出力用写真材料を露光する場合の、露光光量Eの対数(対数露光量Log E)と、出力用写真材料の画像濃度Dとの関係を示す、3次元ルックアップテーブルである。
【0016】
レーザプリンタ16により、所定の出力用写真材料に3DLUT24を作成するためのチャート32を露光する。現像後このチャート32をスキャナ14によって収録する。そして、レーザプリンタ16の光量(対数露光量Log E)と、出力用写真材料に出力された画像の濃度Dとの関係、Log E−Dを示す、3DLUT24を作成する。
【0017】
次に、第2のテーブルである1DLUT26を作成する。これは、露光濃度と対数露光量との対応を表すものである。
標準写真材料で反射率Rn(λ )(nはチャートの番号、λは波長)が既知のチャート36(ここではグレーチャート)をマルチバンドカメラ12によりマルチバンド撮影する。
このマルチバンド画像に対し、事前にあるいは処理時にオペレータによって与えられる等によって取得された写真材料の分光感度データSk(λ) (k=R、G、B)、光源データL(λ)を用いて、次の(1)式により露光濃度EDn を算出する。
【0018】
一方、撮影により得られるチャート36の画像濃度Dを、前記3DLUT24に通して、対数露光量Log Eに変換する。
画像濃度Dと、上で算出された露光濃度EDnkとは対応しているため、これにより、標準写真材料に作成された反射率既知のチャート(グレーチャート)36から得られたマルチバンド画像についての露光濃度EDnkと、それをレーザプリンタ16で前記所定の写真材料に再現するための対数露光量Log Ek との関係、EDnk − Log Ek を示す1次元ルックアップテーブル1DLUT26が作成される。
【0019】
次に、光源28によって照射された被写体30をマルチバンドカメラ12で撮影して、マルチバンドデジタル画像データを得る。
このマルチバンドデジタル画像データについて、各画素ごとの分光反射率Rij( λ )、画像を再現しようとする感材の分光感度データSk(λ)、および光源データL(λ)を用いて、次の(2)式により、各画素毎の露光濃度EDijk を算出し、露光濃度画像EDを得る。
【0020】
濃度画像変換部22は、前記1DLUT26および3DLUTを用いて露光濃度を画像濃度に変換する。
すなわち、この露光濃度EDijk に対し、前記1DLUT26を用い、露光濃度EDijk を対数露光量Log Eijk に変換する。さらに、この対数露光量Log Eijk に対し、前記3DLUT24を用い、対数露光量Log Eijk を画像濃度Dijk に変換し、最終的に露光濃度EDijk を画像濃度Dijk に変換する。
このようにして得られた画像濃度Dijk を各画素値として有する濃度画像Dを、レーザプリンタ16によって所定の写真材料に、画像34として出力する。これによってマルチバンド画像から色再現性にすぐれた写真ライクな画像が得られる。
【0021】
以下、具体的な実施例について説明する。
(実施例)
本実施例では、以下のようなマルチバンドカメラによる撮影を行った。
CCDカメラとしてDALSA社製CA-D4-1024A(ピクセル数1024×1024、ピクセルサイズ12×12ミクロン、PCIインターフェース付き、モノクロ)を用い、液晶チューナブルフィルタとして、CRI社製Varispec Tunable Filter(液晶チューナブルフィルタ)を用いた。この液晶チューナブルフィルタは、400〜720nmのフィルタ波長範囲内で、分光透過率分布の中心波長を任意に選択でき、その分布の波長の半値幅が30nmであり、分光透過率は波長によって変化し、6〜60%であった。
画像処理装置として、PROSIDE社製ブック型PC(パーソナルコンピュータ、CPUは166MHz、RAMは128Mbyte)を用いた。
【0022】
撮影の光源として、メタルハライドランプを用い、撮影被写体の照度を320lux とした。撮影に使用した撮影レンズはNikomart(f=50mm、F1.4)を用いた。
また、撮影波長範囲410nm〜710nmを16分割して16チャンネルとし、各波長間隔を20nmとした。撮影は、液晶チューナブルフィルタの分光透過率分布を各分割したチャンネルに応じて変化させて撮影し、マルチバンド画像を構成する原画像を得た。撮影時の絞り値はF2.8であった。撮影時間は1ショット25m秒であった。
【0023】
レーザプリンタ16として、富士写真フイルム社製レーザプリンタPHISUL2、標準写真材料として同じく富士写真フイルム社製カラーリバーサルフィルム・フジクロームPROVIA100を用い、また、スキャナ14としては、大日本スクリーン社製スキャナSG1000を用いた。
そして、マクベスチャート24点を2回マルチバンド撮影して上記処理をおこない前記PROVIAに出力し、オリジナルの画像と比較した。
【0024】
その結果を表1および図2に示す。表1は色差の計算結果を示したものであり、図2はそれをプロットしたものである。図2では、矢印の始点がオリジナル、終点がマルチバンド画像から再現した画像を表している。
【0025】
【表1】
【0026】
表1に示すように、本手法によるものと実物との色差はマクベスチャート24色の平均で、略色差2.3程度であり、十分な再現レベルの、実物に近い、写真ライクな画像を作成することができた。
また、標準写真材料と出力用写真材料の種類を変え、分光感度データ、3DLUTを変更した場合には、変更目標の写真感材に近い画像を得ることができた。
さらに、写真材料を変えるだけでなく、目的に応じて光源を水銀灯等他の光源に変えて同様に画像再現を行うようにしてもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、マルチバンド画像から精度よく写真ライクな画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る画像処理装置の概略を示すブロック図である。
【図2】 本実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
10 画像処理装置
12 マルチバンドカメラ
14 スキャナ
16 レーザプリンタ
18 露光濃度算出部
20 露光濃度画像保持部
22 濃度画像変換部
24 3DLUT
26 1DLUT
28 光源
30 被写体
32 3DLUT作成用のチャート
34 出力画像(写真ライクな画像)
36 標準写真材料に作成されたグレーチャート
Claims (6)
- マルチバンド画像を写真材料に出力する際に施す画像処理方法であって、
前記出力用写真材料の対数露光量と画像濃度を関係づける第1の3次元ルックアップテーブルと、露光濃度と対数露光量を関係づける第2のテーブルを有し、
マルチバンド画像から得た露光濃度を前記第2のテーブルを用いて対数露光量に変換し、さらにこの対数露光量を前記第1の3次元ルックアップテーブルを用いて画像濃度に変換することを特徴とする画像処理方法。 - 前記第1のテーブルは、露光装置により所定の出力用写真材料を露光して作成したチャートを、画像収録装置により収録し、作成した3次元ルックアップテーブルである請求項1に記載の画像処理方法。
- 前記第2のテーブルは、所定のチャートを撮影して得られるマルチバンド画像から求めた露光濃度と、前記撮影において測定された濃度値から前記第1の3次元ルックアップテーブルを介して得られる対数露光量と、を用いるものである請求項1または2に記載の画像処理方法。
- 前記所定のチャートとして、無彩色チャートを用いる請求項3に記載の画像処理方法。
- 前記マルチバンド画像から露光濃度を得るにあたり、出力用写真材料の分光感度データと、光源データを参照する請求項1乃至4のいずれかに記載の画像処理方法。
- マルチバンド画像の画像処理装置であって、
出力用写真材料の対数露光量と画像濃度を関係づける第1の3次元ルックアップテーブルと、
露光濃度と対数露光量を関係づける第2のテーブルと、
マルチバンド画像から露光濃度を算出する手段と、
該露光濃度を、前記第2のテーブルおよび前記第1の3次元ルックアップテーブルを用いて画像濃度に変換する手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
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