JP4034027B2

JP4034027B2 - 機種色特性プロファイル作成方法

Info

Publication number: JP4034027B2
Application number: JP2000130601A
Authority: JP
Inventors: 文人竹本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001313950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルカメラにより取得された画像データに対して階調変更処理および色補正処理を施す際に使用される機種階調特性プロファイルおよび機種色特性プロファイルの作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラにおいて、撮像により取得した画像を、デジタル画像データとしてデジタルカメラ内部に設けられた内部メモリやＩＣカードなどの記録媒体に記録し、記録されたデジタル画像データに基づいて、プリンタやモニタに撮像により取得した画像を表示することができる。このように、デジタルカメラにより取得した画像をプリントする場合においては、ネガフイルムからプリントされた写真と同様の高品位な画質を有するものとすることが期待されている。
【０００３】
また、デジタルカメラは光学系（絞り、シャッター、ストロボ）、撮像系（CCD、信号処理系）、制御系（AE、AWB、AF）、記録／再生系（圧縮／伸長、メモリ制御、表示）などの要素から構成されている。そして、これらの要素のうち再生される画像の画質に影響を与える要因としては、ストロボ光の色温度、AE（オート露出制御）処理、AWB（オートホワイトバランス調整）処理、CCD色分解カラーフィルタ、画素数、階調変換、輝度／色差信号を得るマトリクス演算処理などが挙げられ、デジタルカメラにおいてはこれらの要因を制御して高画質な再生画像となるようなデジタル画像データを取得するようにしている。
【０００４】
このため、デジタルカメラにおいては、AE機能、AWB機能、階調変換、色補正などの画像処理機能を有し、これにより取得されたデジタル画像データには、上述のように既に画像処理が施されているため、そのままプリンタなどの再生装置に入力して画像を再生することができるが、デジタルカメラの機種により性能が異なるので、各種のデジタルカメラの画像を出力するプリンタなどにおいて、再生画像にデジタルカメラの機種の持つ階調特性や、色特性が残る問題がある。そのため、高品質のプリント画像を得るためには、デジタルカメラにより取得した画像データに対して、デジタルカメラの機種階調特性、機種色特性を補正する処理を施す必要がある。
【０００５】
機種毎に異なる色特性の補正に関して、従来のカラーマネジメントソフトウェアでは、デジタルカメラにより取得した画像データをプリンタなどの出力装置へ出力する信号に変換する際に、R、G、Bの3D変換テーブルからなるプロファイルを作成し、デジタルカメラの機種によって異なる色特性を無くした画像データに変換する。これらのプロファイルは、デジタルカメラにより取得した入力信号を、実被写体の測色値に変換するための変換データである。
【０００６】
また、特開平11-69186に記載されているように、グレーチャートを用いてグレーバランスを調整した後に、カラーチャートを用いてカラーコレクション関数を設定する方法も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカラーマネジメントソフトウェアの場合には、デジタルカメラにより取得した入力信号を、実被写体の測色値に変換するするようにしてデジタルカメラの機種に異なる色特性を補正するため、デジタルカメラの色特性と実被写体の色特性とが大きく異なる場合は、色補正処理が施された画像には、色空間において部分的な疎な状態ができ、特にグラデーション部分で色の破綻が生じ易い問題がある。
【０００８】
また、特開平11-69186に提案された方法では、処理を施す画像データに対して、デジタルカメラの階調特性を吸収することに重点を置かず、グレーバランスと色の補正だけにウエイトを置いているため、デジタルカメラの機種毎に異なる階調特性を含んだままになっている。本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、デジタルカメラの機種に拘わらず取得された画像データに対して高画質の再生画像が得られるように、デジタルカメラの機種毎に異なる階調特性を吸収した上で、さらに色特性を補正するための機種色特性プロファイルを作成する方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるデジタルカメラの機種色特性プロファイルは、デジタルカメラにより画像データを取得し、前記デジタルカメラの階調特性を補正するための機種階調特性プロファイルを用いて、前記画像データに対して、前記デジタルカメラの階調特性を補正し、該補正後の画像データにおける前記デジタルカメラの機種色特性をロワードに補正するための色補正パラメータを設定することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の方法により作成された機種色特性プロファイルが、少なくとも1色に対して、該色の色相、彩度、明度の中、少なくとも１つ、望ましくは２つ以上を補正するためのものであることが好ましい。
【００１１】
また、前記デジタルカメラの機種色特性プロファイルを作成する際に、色補正値を正確に、かつ求めやすくするため、前記デジタルカメラにより撮像して取得画像データが、マクベスカラーチェッカーを撮影して得たものであることが好ましい。
【００１２】
ここで、「機種階調特性プロファイル」とは、デジタルカメラの機種毎に異なる階調特性を補正するための変換データである。該機種階調特性プロファイルは、デジタルカメラにより取得した信号を入力信号とし、該デジタルカメラの機種階調特性を無くし、デジタルカメラに依存しない階調特性を持つ出力信号に変換する際に使用され、これらの出力信号と入力信号を夫々縦軸、横軸にして表される階調特性補正曲線であってもいいし、前記階調特性補正曲線にある値を入力信号と出力信号とを対応させたテーブルで表したルックアップテーブル（LUT）であっても勿論よい。
【００１３】
前記機種階調特性プロファイルの作成方法としては、たとえば、異なる撮影条件毎に、各々のデジタルカメラを用いてグレーチャートを撮影して得た各グレーパッチに対応するデジタルカメラRGB値を三刺激値XYZに変換し、前記Ｙを対数化して得たLogYの値と、前記各撮影条件において前記グレーチャートの各グレーパッチの輝度を測定して得た輝度測定値を対数化して得た対数化輝度測定値とを前記グレーパッチ毎に対応させて得たデータに基づいて作成することができる。
【００１４】
本発明における「機種色特性プロファイル」とは、デジタルカメラの機種毎に異なる色特性を補正するための変換データである。該機種色特性プロファイルは、デジタルカメラにより取得した信号を入力信号とし、該デジタルカメラの機種色特性を持つ入力信号をロワードに補正された出力信号に変換する際に使用されるものである。
【００１５】
ここで、「ロワードに補正」するとは、たとえば、被写体の測色値を目標値とし、前記デジタルカメラにより前記被写体を撮像して得た画像データのRGB値をLAB表色系へ変換して得たLAB表色系におけるＣＩＥ１９７６色相角HＡ（＝Ｈ）、彩度C^＊（＝Ｃ）、明度L^＊（＝Ｌ）の値の夫々と、実被写体の測色値の夫々との差分に係数α（０≦α≦１）を乗じて得た値を、該デジタルカメラの機種色特性を補正するための変換データ（機種色特性プロファイル）として使用して、前記デジタルカメラの機種色特性を補正することを意味する。なお、被写体の測色値としては、たとえば、マクベスカラーチェッカーを実測して得たRGBCMY各色のLAB表色系における色相角H、彩度C、明度Lの値を利用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明による機種色特性プロファイルの作成方法によれば、機種色特性プロファイルを、デジタルカメラにより取得した画像データをロワードに補正するように作成するので、処理済み画像データには、色空間において部分的疎な状態を避けることができ、グラデーションの部分の色の破綻を防ぐことができる。結果としては、より高画質の画像を再現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による機種色特性プロファイルの作成方法の手順を示すフローチャートである。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態においては、まず、デジタルカメラを用いて、RGBCMY６色のカラーパッチを含むカラーチャートを撮像する。たとえば、マクベスカラーチェッカー（登録商標：米国コールモージェン社マクベス部門（Macbeth A division Kollmorgen）製）を撮像する（S100）。撮像して得た画像データから、RGBCMY６色の夫々のＲ、Ｇ、Ｂ値をPhotoShop（Adobe社製）などのソフトウェアを用いて抽出し、色データDiを構成するRi、Gi、Bi値を求める（S200。ｉ：Ｒ、G、B、C、M、Y）。デジタルカメラにより取得された画像データは、ITU−R BT．709（REC．709）に準拠しているため、Ri、Gi、Bi値から下記の式（１）〜（３）に基づいて求めたｒi、ｇi、ｂi値に対して、対数変換し、各色のデジカメRGB濃度（Logｒi、Logｇi、Logｂi）を得る（S300）。
【００２０】
Ｐ_Ｒi＝Ｒi／２５５
Ｐ_Ｇi＝Ｇi／２５５（１）
Ｐ_Ｂi＝Ｂi／２５５
ｒi＝((P_Ｒi+0.099)/1.099)^{２．２２２}
ｇi＝((P_Ｇi+0.099)/1.099)^{２．２２２} （P_Ｒi, P_Ｇi, P_Ｂi≧0.081）（２）
ｂi＝((P_Ｂi+0.099)/1.099)^{２．２２２}
ri＝P_Ｒi／４．５
gi＝P_Ｇi／４．５（P_Ｒi, P_Ｇi, P_Ｂi＜0.081）（３）
bi＝P_Ｂi／４．５
ステップS400においては、後述するデジタルカメラの機種階調特性プロファイルを用いて、色データDiにおけるデジタルカメラの機種階調特性を補正し、ステップS300により得たRGBCMY各色のデジカメRGB濃度を後述する対数露光量へ変換する（S400）。
【００２１】
前述機種階調特性が補正された色データに対して、後述する露光量補正および標準階調補正を施し（S500、S600）、逆対数変換して、ｒi'、ｇi'、ｂi'を得る（S700）。
【００２２】
そして、ｒi'、ｇi'、ｂi'を、下記の式（４）によりＣＩＥ１９３１三刺激値Xi'、Yi'、Zi'へ変換し、さらに、式（６）〜（８）に基づいて、各色のLAB表色系におけるＣＩＥ１９７６色相角HＡ（＝Ｈ）、彩度C^＊（＝Ｃ）、明度L^＊（＝Ｌ）を求め、Li'、Ci'、Hi'を得る（S800）。
【００２３】
Xi ｒi
Yi ＝｜Ａ｜・ｇi （４）
Zi ｂi
ここで、マトリクス｜Ａ｜は、色データｒ，ｇ，ｂを三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに変換するためのマトリクスであり、例えば以下のような値を用いることができる。
【００２４】

なお、マトリクス｜Ａ｜に代えて、ルックアップテーブルにより三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを求めるようにしてもよい。
【００２５】
ａi^＊＝５００｛ｆ（Ｘi／Ｘｎ）−ｆ（Ｙi／Ｙｎ）｝
ｂi^＊＝２００｛ｆ（Ｙi／Ｙｎ）−ｆ（Ｚi／Ｚｎ）｝（６）
Ｌi^＊＝１１６（Ｙi／Ｙｎ）^１／３−１６（Ｙi／Ｙｎ＞0.008856のとき）
Ｌi^＊＝９０３．２５（Ｙi／Ｙｎ）（Ｙi／Ｙｎ≦0.008856のとき）
ここで、
Ｘi／Ｘｎ，Ｙi／Ｙｎ，Ｚi／Ｚｎ＞0.008856のとき
ｆ（ａi／ａｎ）＝（ａi／ａｎ）^１／３（ａ＝Ｘ，Ｙ，Ｚ）
Ｘi／Ｘｎ，Ｙi／Ｙｎ，Ｚi／Ｚｎ≦0.008856のとき
ｆ（ａi／ａｎ）＝７．７８７（ａi／ａｎ）＋１６／１１６
なお、Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎは白色に対する三刺激値であり、ＣＩＥ−Ｄ６５（色温度が６５００Ｋの光源）に対応する三刺激値により代用することができる。
【００２６】
Ｃi^＊＝（ａi^＊２＋ｂi^＊２）^１／２（７）
ＨＡi＝ｔａｎ^−１（ｂi^＊／ａi^＊）（８）
このようにしてｒi'、ｇi'、ｂi'を変換して得たLi'、Ci'、Hi'と、後述する目標値となるマクベスカラーチェッカーを実測して得たLi、Ci、Hiとの差分を下記の式（９）により求め、色補正パラメータを設定する（S900）。
【００２７】
ΔCi＝αc（Ci―Ci'）
ΔHi＝αh（Hi―Hi'）（９）
ΔLi＝αl（Li―Li'）
但し、０≦αc≦１、０≦αh≦１、０≦αl≦１。
【００２８】
こうして、RGBCMY各色に対して、色補正パラメータを設定することができ、上記において求められたΔCi、ΔHi、ΔLiはデジタルカメラの機種色特性プロファイルとなる。
【００２９】
上述のように、本発明による実施形態においては、機種色特性プロファイルを作成するために撮像して得た画像データに対して、まず、機種の階調特性を補正してから、色補正のパラメータをロワードに補正するようにしている。
【００３０】
つまり、式（９）に示すように、色補正パラメータを求める際には、撮像値が完全に目標値となるように色補正値を求めるのではなく、係数αc、αh、αlを乗じて補正値を設定することによって、画像データに対して、ロワードに補正することができるため、グラデーション部分の色の破綻を防ぐことができる。
【００３１】
なお、本実施例においては、明度、彩度、色相角の３つとも補正するように説明したが、必要に応じて、係数αc、αh、αlを調整し、明度、彩度、色相角のうち１つまたは２つだけを補正するように機種色補正プロファイルを作成することもできる。
【００３２】
次に、図２、図３を参照しながら、前述ステップS400からステップ600までの機種階調特性補正、露光量補正、標準階調補正の詳細について説明する。
【００３３】
図２は、画像データのデジカメRGB濃度を対数露光量へ変換する処理、すなわち、前記画像データにおけるデジタルカメラの階調特性を補正する処理を説明するための図である。「対数露光量」とは、機種階調特性が補正されたデジカメRGB濃度である。ここで、デジタルカメラの機種階調特性プロファイルは、図２に示してある階調補正曲線C1であり、この階調補正曲線C1により、画像データのデジカメRGB濃度は、対数露光量へ変換される。
【００３４】
階調補正曲線C1は、下記のように作成することができる。
【００３５】
まず、グレーチャートの輝度測定と撮影を行う。各機種毎にスタジオ、屋外晴天下、ストロボOFF、ストロボONの各所望に応じた撮影条件において、グレーチャートの輝度を測定し、測定したグレーチャートの各グレーパッチの輝度値を対数化して、対数化輝度測定値を得る。グレーチャートに対する撮影は、正確なデータを得るために、前述各撮影条件毎に、露出アンダーから露出オーバーまで段階的に変化させられた露出条件（スロープ撮影）において行われる。
【００３６】
各撮影条件に対して、前述のスロープ撮影により得た画像データの中から、最も明るいグレーパッチが飽和していなくて、かつ最も明るいグレーパッチと2番目に明るいグレーパッチに差異があり、かつ最も露出オーバーの画像データを選択する。前述したように、デジタルカメラにより取得された画像データは、ITU−R BT．709（REC．709）に準拠しているため、前述の式（１）から（４）に基づいてこの画像データを構成する色データR、G、BからCIE1931三刺激値Ｘ、Y、Zを求める（但し、各式はｉを取り除いたものとする）。
【００３７】
上述計算により得たX、Y、Zの値から、各グレーパッチに対応するLogY値を求める。
【００３８】
ここで得られた各グレーパッチの対数輝度測定値とLogY値に基づいて、デジタルカメラの機種階調特性吸収プロファイルを作成するが、たとえば、下記の方法を用いることができる。
【００３９】
最も明るいグレーパッチに対応する対数輝度測定値を対数露光量０に規格化し、最も明るいグレーパッチに対応するLogY値をデジカメRGB濃度０に規格化して、各パッチ毎の対数輝度測定値とLogY値を対数露光量とデジカメRGB濃度として対応させ、最小２乗法による３次多項式により図２に示す近似曲線C1'を求める。なお、他の手法を用いて近似曲線C1'を求めても勿論よい。
【００４０】
この曲線C1'を階調特性吸収プロファイルのベースとして、特定のデジカメRGB濃度、例えば、人物肌濃度に相当する濃度0.75を対数露光量0.75となるように図２の矢印Bで示されるようにC1'を平行移動させて得た曲線C1を機種階調特性プロファイルとして使用する。
【００４１】
なお、階調補正曲線C1により、RGBCMY各色夫々のデジカメRGB濃度は夫々の対数露光量へ変換される。
【００４２】
本実施例における露光量補正処理（S500）は、たとえば、反射率18%のグレーパッチを撮像して得たRGB値に基づいて、下記のように行われる。
【００４３】
まず、18%のグレーパッチを撮像して得たRGB値を前述の式（１）〜（３）（但し、各式はｉを取り除いたものとする）によりデジカメRGB濃度値（Logｒ、Logｇ、Logｂ）を求め、このデジカメRGB濃度を図２の機種階調補正曲線C1により対数露光量へ変換する。ここで求めた対数露光量がR、G、B共にある特定濃度、例えば、人物肌に相当する濃度0.75になるように、濃度補正およびグレーバランス調整を行い、露光量の補正値Wj（ j：R，G, B）を求める。
【００４４】
ステップS500においては、図２に示す機種階調補正曲線C1により補正して（S400）得た機種階調特性補正後のRGBCMYの各色の画像データに対して、上記のようにより求められた露光量補正値Wjを用いて露光量補正処理を行う。
【００４５】
図３は、ステップS600における標準階調補正処理を説明するための図である。
【００４６】
ここで基準階調補正処理とは、デジタルカメラにより取得した画像データをプリンタに出力する際には、プリントの見えを良くするために、行われる階調補正処理を意味する。本実施例においては、図３に示す基準階調補正曲線C2を用いて、基準階調補正処理を行う。この標準の階調曲線C2はＳ字状の曲線となっており、中間部はγ＝１．６に相当するものとなっている。なお、本実施形態においては基準階調補正曲線C2による変換をγ変換と称する。
【００４７】
階調曲線C2によりγ変換がなされたデータを得ることができる。
【００４８】
最後に、ステップS900において、色補正パラメータを設定する際に使用される基準値のLi、Ci、Hiを求める方法を説明する。
【００４９】
本実施形態においては、色補正パラメータを設定する目標値となるLi、Ci、Hi（ｉ：R，G，Ｂ，C，M，Y）を求めるには、まず、マクベスカラーチェッカーをGRETAG：SPM100−▲２▼などを用いてRGBCMYの各色を実測し、三刺激値Xi、Yi、Ziを得る。次に、この三刺激値Xi、Yi、Ziから式（５）お逆行列Ａ^―１を求め、下記の式（１０）に基づいて、ｒoi 、ｇoi、ｂoiを求める。
【００５０】
ｒoi＝ Xi
ｇoi＝｜A^−１｜Yi （１０）
ｂoi＝ Zi
このｒoi 、ｇoi、ｂoiに対して、ステップS300からS800の処理を施し、Ｌ_ｉ ^＊、Ｃ_ｉ ^＊、ＨＡ_ｉの値を求める。
【００５１】
このようにして得たＬ_ｉ ^＊、Ｃ_ｉ ^＊、ＨＡ_ｉの値を目標のＬ_ｉ、Ｃ_ｉ、H_ｉ値とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による機種色補正プロファイルを作成する手順を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態における機種階調補正処理を説明するための図
【図３】本発明の実施形態における標準階調補正処理を説明するための図
【符号の説明】
ｉ R，G，B，C，M，Y
ｊ R，G，B
Ｌ明度
Ｃ彩度
Ｈ色相角
ΔLi 明度補正値
ΔCi 彩度補正値
ΔHi 色相角補正値
Ｗｊ露光量補正値
Ｃ１機種階調補正曲線
Ｃ２基準階調補正曲線

Claims

デジタルカメラにより画像データを取得し、前記デジタルカメラの階調特性を補正するための機種階調特性プロファイルを用いて、前記画像データに対して、前記デジタルカメラの階調特性を補正し、該補正後の画像データにおける前記デジタルカメラの機種色特性をロワードに補正するための色補正パラメータを設定することを特徴とする機種色特性プロファイル作成方法。
前記機種色特性プロファイルが、少なくとも1色に対して、該色の色相、彩度、明度の中、少なくとも１つを補正するためのものであることを特徴とする請求項１記載の機種色特性プロファイル作成方法。
前記デジタルカメラにより取得した画像データが、マクベスカラーチェッカーを撮影して得たものであることを特徴とする請求項１または２記載の機種色特性プロファイル作成方法。