JP4228243B2 - 画像処理装置、画像処理方法および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 - Google Patents
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Description
輝度分布を拡大する手法はいくつが可能であり、画像データの輝度分布が可能な範囲内で拡大されるようにすればよい。その要点を説明すれば、検出された輝度分布の統計的な幅と再現可能な輝度範囲の幅とを比較して拡大可能な程度を拡大率として求めるとともに、拡大された輝度分布の上端と下端がこの輝度範囲内に収まるようにするための調整値を求め、各画素の輝度を個別に修正するということである。この具体的な一例として、請求項1にかかる発明は、上記輝度分布拡大手段は、上記画像データが表現可能な輝度範囲yrange と上記画像データの輝度分布を拡大させる前の輝度yと上記画像データの輝度分布の最大値ymaxと上記画像データの輝度分布の最小値yminとa=yrange/(ymax−ymin)とパラメータbとを用いて、上記画像データの輝度分布を拡大させた輝度Yを式Y=ay+bに基づいて求める構成としてある。
ratio=min(width,height)/A+1 …(5)
とする。ここにおいて、min(width,height)はwidthとheightのいずれか小さい方であり、Aは定数とする。また、ここでいうサンプリング周期ratioは何画素ごとにサンプリングするかを表しており、図8の○印の画素はサンプリング周期ratio=2の場合を示している。すなわち、縦方向及び横方向に二画素ごとに一画素のサンプリングであり、一画素おきにサンプリングしている。A=200としたときの1ライン中のサンプリング画素数は図9に示すようになる。
yp=0.30Rp+0.59Gp+0.11Bp …(6)
とする。このようにすれば、三回の乗算と二回の加算だけで輝度値を求めることができるようになる。
yp=(Rp+Gp+Bp)/3 …(7)
というように簡略化することも不可能ではないし、さらには、
yp=Gp …(7)’
というように、(6)式においても最も割合の大きい緑の成分値を輝度値としてしまうことも可能である。
ただし
a=255/(ymax−ymin) …(3)’
b=−a・yminあるいは255−a・ymax …(4)’
また、上記変換式にてY<0ならばY=0とし、Y>255ならばY=255とする。ここにおける、aは傾きであり、bはオフセットといえる。この変換式によれば、図16に示すように、あるせまい幅を持った輝度分布を再現可能な範囲まで広げることができる。なお、基本的に輝度の分布範囲の拡大においては、画素数が変化するわけではないので、ヒストグラムの面積は一致する。
b=5−a・yminあるいは250−a・ymax …(9)
そして、この場合にはy<yminと、y>ymaxの範囲においては変換を行わないようにする。
m1=ymin
m2=255−ymax
ここで、
m1+m2=255−(ymax−ymin)
従って、ydif=ymax−yminとすると、
m1+m2=255−ydif
変換後の画像の輝度分布において、
n1=Ymin
n2=255−Ymax
同様に、
n1+n2=255−(Ymax−Ymin)
=255−a(ymax−ymin)
=255−a・ydif
となる。
n1=m1(n1+n2)/(m1+m2)
=ymin(255−a・ydif)/(255−ydif)
一方、Y=ay+bであるから、b=Y−ayとなり、よって、
b=Ymin−a・ymin
=ymin{(255−a・ydif)/(255−ydif)−a} …(10)
となる。また、Ymax を用いて求めると、
b=Ymax−a・ymax
=255−(255−ymax)(255−a・ydif)/(255−ydif)−a・ymax …(11)
以上のようにしてパラメータbを得ることができ、ステップS204を終了する。
あるいは、
γ=(ymed/85)**(1/2) …(13)
とする。
あるいは、
γ=(ymed/128)**(1/2) …(15)
とする。この場合、γ>1.3となっても、γ=1.3として暗くなり過ぎないように限界を設けておく。なお、暗くしすぎると色が乗りすぎて濃い画像になるので、合わせて彩度強調を弱くするなどの処理が好適である。ただし、明るい背景の中の被写体に対してはこのような暗くする処理はかえって悪影響を及ぼす場合もある。例えば、空が画像の半分をしめるような風景画像や晴れた日の記念写真などでは、ただでさえ逆光で顔が暗くつぶれ気味であることが多いからである。これらの画像の場合は暗い部分と明るい部分とが混じっているので輝度の標準偏差ystdを求めると比較的高い値となっていることが多い。従って、輝度の標準偏差ystd>70の場合には暗くするためのγ補正を行わないようにする。
R=a・r+b …(16)
G=a・g+b …(17)
B=a・b+b …(18)
として求めることもできる。これは(2)式と(4)式とがともに線形の対応関係を示していることから明らかである。また、輝度y,Yが階調「0」〜階調「255」であるのに対応してRGBの各成分値(r,g,b),(R,G,B )も同じ範囲となっており、上述した輝度y,Yの変換テーブルをそのまま利用すればよいといえる。
Y=ay+b …(2)
a=245/(ymax−ymin) …(8)
bについては、以下のいずれか
b=5−a・yminあるいは250−a・ymax …(9)
b=ymin{(255−a・ydif)/(255−ydif)−a} …(10)
b=255−(255−ymax)(255−a・ydif)/(255−ydif)−a・ymax …(11)
なる関係式より、ステップS204にてパラメータa,bを求めるとともに、ステップS206では輝度yから輝度Yへの変換関係をテーブルに記憶する。ステップS208では必要に応じてγ補正を実行し、完成した変換テーブルを参照してステップS210では全画素についての画像データを変換する。
11…スキャナ
11b…スキャナ
12…デジタルスチルカメラ
12a…デジタルスチルカメラ
12b…デジタルスチルカメラ
13b…モデム
20…画像処理装置
21…コンピュータ
22…ハードディスク
30…画像出力装置
31…プリンタ
31a…プリンタ
31b…プリンタ
32…ディスプレイ
32a…ディスプレイ
Claims (8)
- 画像をドットマトリクス状の画素で表す画像データの輝度分布を算出する輝度分布算出手段と、
上記算出された上記画像データの輝度分布に基づいて、上記画像データが二値画像データであるか否かを判定する二値画像データ判定手段と、
上記二値画像データ判定手段で判定された結果、上記画像データが二値画像データであると判定された場合は、上記画像データの輝度分布を維持し、上記画像データが二値画像データでないと判定された場合は、上記画像データが表現可能な輝度範囲yrange と上記画像データの輝度分布を拡大させる前の輝度yと上記画像データの輝度分布の最大値ymaxと上記画像データの輝度分布の最小値yminとa=yrange/(ymax−ymin)とパラメータbとを用いて、輝度分布拡大後の輝度Yを式Y=ay+bに基づいて求めることにより上記画像データの輝度分布を拡大させる手段であって、上記aの値に制限を設定するとともに、上記画像データの輝度分布を拡大させる前における、上記画像データが表現可能な輝度の最小値と上記画像データの輝度分布の最小値との間の範囲と、上記画像データが表現可能な輝度の最大値と上記画像データの輝度分布の最大値との間の範囲との割合を、上記画像データの輝度分布を拡大させた後も保持させるための、拡大後の輝度分布の上記輝度範囲における位置を規定する上記パラメータbを決定し、当該決定したパラメータbを用いた上記式によって輝度の変換を行なう輝度分布拡大手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
ただし、上記式においてY<0ならばY=0とし、Y>yrangeならばY=yrangeとする。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
上記二値画像データ判定手段は、上記画像データが表現可能な輝度範囲の最小値と最大値とにのみ上記画像データの輝度分布が存在している場合に、上記画像データが二値画像データであると判定することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または請求項2のいずれかに記載の画像処理装置において、
上記画像データの輝度分布を拡大させる前の輝度yと上記画像データの輝度分布を拡大後の輝度Yとの対応関係を記憶し、上記輝度分布拡大手段は上記対応関係を読み出して上記画像データの輝度分布を拡大させることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像処理装置において、
上記画像データが輝度に対応する複数の成分値で表される場合は、輝度を上記複数の成分値の線形加算で求めることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の画像処理装置において、
上記画像データについて所定の抽出率に対応したサンプリングを行って上記画像データの輝度分布を求めることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画像処理装置において、
上記画像データの拡大される輝度分布の範囲を、上記画像データが表現可能な輝度範囲の最小値より所定量大きい輝度から上記画像データが表現可能な輝度範囲の最大値より所定量小さい輝度までの範囲とすることを特徴とする画像処理装置。 - 画像をドットマトリクス状の画素で表す画像データの輝度分布を算出し、
上記算出された上記画像データの輝度分布に基づいて、上記画像データが二値画像データであるか否かを判定し、
上記判定された結果、上記画像データが二値画像データであると判定された場合は、上記画像データの輝度分布を維持し、
上記画像データが二値画像データでないと判定された場合は、上記画像データが表現可能な輝度範囲yrange と上記画像データの輝度分布を拡大させる前の輝度yと上記画像データの輝度分布の最大値ymaxと上記画像データの輝度分布の最小値yminとa=yrange/(ymax−ymin)とパラメータbとを用いて、輝度分布拡大後の輝度Yを式Y=ay+bに基づいて求めることにより上記画像データの輝度分布を拡大させる際に、上記aの値に制限を設定するとともに、上記画像データの輝度分布を拡大させる前における、上記画像データが表現可能な輝度の最小値と上記画像データの輝度分布の最小値との間の範囲と、上記画像データが表現可能な輝度の最大値と上記画像データの輝度分布の最大値との間の範囲との割合を、上記画像データの輝度分布を拡大させた後も保持させるための、拡大後の輝度分布の上記輝度範囲における位置を規定する上記パラメータbを決定し、当該決定したパラメータbを用いた上記式によって輝度の変換を行なうことを特徴とする画像処理方法。
ただし、上記式においてY<0ならばY=0とし、Y>yrangeならばY=yrangeとする。 - 画像をドットマトリクス状の画素で表す画像データの輝度分布を算出するステップと、
上記算出された上記画像データの輝度分布に基づいて、上記画像データが二値画像データであるか否かを判定するステップと、
上記判定された結果、上記画像データが二値画像データであると判定された場合は、上記画像データの輝度分布を維持し、上記画像データが二値画像データでないと判定された場合は、上記画像データが表現可能な輝度範囲yrange と上記画像データの輝度分布を拡大させる前の輝度yと上記画像データの輝度分布の最大値ymaxと上記画像データの輝度分布の最小値yminとa=yrange/(ymax−ymin)とパラメータbとを用いて、輝度分布拡大後の輝度Yを式Y=ay+bに基づいて求めることにより上記画像データの輝度分布を拡大させる際に、上記aの値に制限を設定するとともに、上記画像データの輝度分布を拡大させる前における、上記画像データが表現可能な輝度の最小値と上記画像データの輝度分布の最小値との間の範囲と、上記画像データが表現可能な輝度の最大値と上記画像データの輝度分布の最大値との間の範囲との割合を、上記画像データの輝度分布を拡大させた後も保持させるための、拡大後の輝度分布の上記輝度範囲における位置を規定する上記パラメータbを決定し、当該決定したパラメータbを用いた上記式によって輝度の変換を行なうステップと、
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。
ただし、上記式においてY<0ならばY=0とし、Y>yrangeならばY=yrangeとする。
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