JP4233192B2

JP4233192B2 - 画像のカラーバランスの補正

Info

Publication number: JP4233192B2
Application number: JP36537299A
Authority: JP
Inventors: エイウェルディジョン
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: US6574365B1; JP2000232658A; EP1014695A2; DE69929395D1; DE69929395T2; EP1014695B1; EP1014695A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラープリントに関し、より詳細にはカラー補正の自動調整のための方法に関する。加えて、本発明の方法はカラービデオカメラで用いられるようなホワイトバランス調整装置に適用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
写真プリントで、得られたプリントの積分濃度はニュートラル又はグレーであるようにプリント処理を調整することによりカラー写真のネガのようなオリジナルからのプリントのカラーバランスを補正することはよく知られた慣行である。この補正戦略はシーン全体の平均カラーは積分するとグレーカラーになるという仮定に基づく。この戦略はタングステン及びデイライトのようなスペクトル的に異なるシーンの照明から得られる影響を減少する場合にはきわめて効果的である。同様に、ビデオカメラのような画像検知装置は典型的には比較的長い時間にわたり、カラー差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙをゼロ値に平均する。これはグレーへの積分に等価である。
【０００３】
これらの方法は多くのシーン及び照明の組み合わせに対してうまく働く。しかしながら、シーンの対象物が特に単一の主要なカラーで高度に着色されているときに、グレーへの積分戦略はこの主要なシーンカラーが照明バイアスに対して誤用される故に失敗する。この失敗は、対象失敗（ｓｕｂｊｅｃｔｆａｉｌｕｒｅ）として知られており、主要なシーンのカラーに対して補色である不快なカラー配置を生ずる。これらの失敗を最小化するために種々の戦略が存在する。これらの戦略は典型的には隣接するフレームの画像のポピュレーション及び／又は情報に基づく補正の量を減少することに基づく。アグファＭＳＰプリンタは隣接フレームの情報がカラー補正に用いられている一例である。
【０００４】
加えて、カラー補正を改善し、対象失敗の数を減少するために用いられる画像から付加的な情報を抽出することは特にデジタル化により可能である。米国特許第５５５５０２２号に開示されるようなこれらの方法の多くはシーン情報をシーン内で異なる位置を表す複数の領域に分割する。これらの領域の補正を選択し、重みづけるための手段はビデオカメラでの自動ホワイトバランスを提供するよう用いられる。加えて、カラー選択利得が適用される程度の制限が開示されている。
【０００５】
トーンスケール補正にカラー補正を結合する他のアプローチはデジタル化された画像内のランダムサンプリングと、それに続くこれらのサンプルの得られたヒストグラムを変更することに基づく。Ｊ．Ｓ．Ａｌｋｏｆｅｒによる１９８７年７月３０日に発行された米国特許第４６７７４６５号“ＤｉｇｉｔａｌＣｏｌｏｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＭｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｈａｐｅＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆＨｉｓｔｏｇｒａｍｓＵｓｅｄｔｏＰｒｏｄｕｃｅＣｏｌｏｒＲｅｐｏｒｄｕｃｉｔｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎｓ”及びＪ．Ｓ．Ａｌｋｏｆｅｒによる１９８８年３月１日に発行された米国特許第４７２９０１６号“ＤｉｇｉｔａｌＣｏｌｏｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓＥｍｐｌｏｙｉｎｇＴｈｒｅｅＣｏｌｏｒＲｅｐｏｒｄｕｃｉｔｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎｓｆｏｒａｄｊｕｓｔｉｎｇＢｏｔｈＴｏｎｅＳｃａｌｅａｎｄＣｏｌｏｒＢａｌａｎｃｅ”は正規化技術を通して画像ポピュレーションデータと比較して複数のセグメント化されたコントラストインターバルでこれらのサンプルを用いる比較的複雑な方法を開示する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は画像処理方法を用いることにより改善されたカラー画像を提供し、上記のようなフィルムポピュレーションデータへの依存性及びカラー対象失敗のような問題を克服する手段を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は例えば指数法則（べき乗則）空間のような特定の空間で計算されるような高空間周波数情報である赤、緑、青色標準偏差が等しくならなければならないという仮定に基づく。
【０００８】
本発明により、
画像を捕捉し；
画像の各チャンネルを指数法則空間へ変換し；
変換されたチャンネルを記憶し；
少なくとも一つの濾波された画像を発生するよう、少なくとも一つのフィルタで変換されたチャンネルを空間的に濾波し；
濾波された変換されたチャンネルの各々の標準偏差を計算し；
基準の標準偏差を決定し；
基準の標準偏差と各濾波された変換されたチャンネルの標準偏差との間の比を形成し；
カラー補正された画像を提供するために各記憶された変換されたチャンネルに倍数利得係数として該比を乗算する
各段階からなる複数のチャンネルからなるカラー画像のカラーバランスを補正する方法が提供される。
【０００９】
チャンネルは帯域通過フィルタ又は高域通過フィルタのいずれかで空間的に濾波される。画像のカラーを更に改善するために付加的な段階が更に含まれうる。
【００１０】
本発明は更に、
画像を捕捉する手段と；
画像の各チャンネルを指数法則空間へ変換する手段と；
変換されたチャンネルを記憶する手段と；
少なくとも一つの濾波された画像を発生するよう、変換されたチャンネルを空間的に濾波する濾波手段と；
濾波された変換されたチャンネルの各々の標準偏差を計算する計算手段と；
基準の標準偏差を決定する手段と；
基準の標準偏差と各濾波された変換されたチャンネルの標準偏差との間の比を計算する手段と；
カラー補正された画像を提供するために各記憶された変換されたチャンネルに倍数利得係数として該比を乗算する手段とからなる、
複数のチャンネルからなる画像のカラーバランスを補正する手段を更に提供する。
【００１１】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は以下に図面を参照して好ましい実施例の説明により明らかとなる。
【発明の実施の形態】
図１は本発明をなすための装置を示すブロック図である。
【００１２】
図１を参照するに、シーンの対象１０からの光は光検出装置又はＣＣＤ３０上のレンズ２０を通して画像化される。カラーデコーディング装置４０はＣＣＤ３０からの多重化されたカラー信号を赤、緑、青色電子信号に分離する。赤、緑、青色信号はガンマ電子信号を発生するためにガンマ空間変換器５０に印加される。ガンマ信号は高域通過又は帯域通過濾波手段６０に印加され、その出力は正のレベルのみを有する整流（ｒｅｃｔｉｆｙ）された信号を発生する全波整流手段７０を通過し、これは全ての負の濾波される信号レベルを正のレベルに変換されたものを有する。整流された信号は積分器８０に印加される。
積分器８０からの積分された信号は積分された信号の基準を決定するために基準決定手段９０に印加される。基準決定手段９０と積分器８０の出力は利得係数信号を発生するよう計算手段１００に印加される。計算された利得係数信号は次に最終画像表示器１３０用のビデオ回路１２０に印加される補正されたガンマ信号を発生するよう乗算器１１０でガンマ空間変換器５０からのガンマ信号へ印加される。
【００１３】
図２は本発明の方法の第一の実施例を説明するフローチャートである。段階Ｓ１で、多数のカラーチャンネルからなる元画像は指数法則空間に変換される。段階Ｓ１ａで、変換されたチャンネルは画像バッファに記憶され、又は続く処理に対して記憶される。
【００１４】
指数法則空間ＰＬは通常以下のように決定される：
ＰＬ＝（１＋Ａ）^＊Ｓ^＊＊Ｐ−Ａ（１ａ）
Ｓ＞｛Ａ／［（１−Ｐ）^＊（１＋Ａ）］｝^＊＊（１／Ｐ）に対して
ＰＬ＝｛Ｐ^＊（１＋Ａ）^＊｛Ａ／［（１−Ｐ）^＊（１＋Ａ）］｝^＊＊［（Ｐ−１）／Ｐ］｝｝^＊Ｓ（１ｂ）
０＜＝Ｓ＜＝｛Ａ／［（１−Ｐ）^＊（１＋Ａ）］｝^＊＊（１／Ｐ）に対して
ここでＰＬは元のシーンＳの指数法則表現である。元のシーンＳはデジタル又はビデオカメラの場合には直接収集され、又はカラーネガ又はリバーサルフィルム又はプリントをスキャンし、フィルムか又はスキャン処理による如何なるバイアスをも除去するようスキャンされた情報を変換した結果から得られる。Ａは定数であり、Ｓがゼロに近づくにつれて最大スロープを制限するよう用いられる。Ａ＝０の場合に、曲線の全体は等式（１ａ）により表され、Ｐ＝１はＳとＰＬとの間のリニアな関係を形成する。その様な指数法則変換の例は１９９２年のイーストマンコダック社の著作物A ＰｌａｎｎｉｎｇＧｕｉｄｅｆｏｒＤｅｖｅｌｏｐｅｒｓＫｏｄａｋＰｈｏｔｏＣＤＰｒｏｄｕｃｔｓの２５ページに記載されているフォトＣＤにより用いられているような指数法則変換である。
【００１５】
段階Ｓ２では、得られた変換チャンネルは空間的に濾波される。図２は簡潔さのために一のフィルタのみを示す。しかしながら画像は多数のフィルタにより濾波されうる。変換された赤、緑、青色チャンネルの各々は各フィルタにより濾波される。用いられたフィルタは全て高域通過フィルタ、全て帯域通過フィルタ、又は高域通過フィルタ及び帯域通過フィルタの両方の結合のいずれかで用いられる。
【００１６】
空間濾波動作は典型的に有限インパルス応答（ＦＩＲ）又は無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタをデジタル画像に適用することによりなされる。好ましくは二次元フィルタが用いられ、一次元フィルタよりも計算効率がよく、最終的な結果の画質の劣化がほとんどない。
【００１７】
ＦＩＲフィルタの例は以下のようになる：
【００１８】
【表１】

これらのフィルタは当業者によく知られているコンボリューション法によりデジタル化された画像に適用される。これらのフィルタの各々に対して係数の和がゼロ空間周波数（ＤＣ）でゼロ応答を生ずるようゼロに等しい。ＤＣでのこのゼロ応答特性は主要なカラーの寄与を除去する傾向にあり、故にカラー対象失敗を減少する。
【００１９】
画像は高空間周波数ノイズを有する場合には帯域通過フィルタがより簡単な高域通過フィルタよりも好ましい。上記のフィルタ全ては濾波された画像と、それに続いてカラーバイアスされた画像のカラーバランスを改善する利得補正係数を提供する。５０画素以上（より小さな空間寸法で）の画像サイズはこの方法が適用可能である。
【００２０】
段階Ｓ３ａで、濾波され、変換された赤、緑、青色チャンネルの各々の標準偏差は計算される。標準偏差ＳＤは以下の式を用いて計算される。
【００２１】
【数１】

ここでｉ，ｊは画像の各サンプルされた画素に対する水平及び垂直方向を示す添え字であり、Ｎは画像の画素数であり、ｎｘｍに等しく、
【００２２】
【数２】

段階Ｓ３ｂでは基準の標準偏差が決定される。基準の標準偏差は変換された赤、緑又は青色チャンネルの標準偏差の一つである。或いは基準の標準偏差は変換された赤、緑又は青色チャンネルの標準偏差の結合から計算され、又は変換されたチャンネルの結合から得られた信号の標準偏差として計算される。チャンネルの結合の一例は赤、緑、青色チャンネル情報からの輝度信号を形成することである。テレビジョンに対するＣＣＩＲ勧告６０１−１で用いられる一例は以下の通りである。
【００２３】
【数３】

ここでＬは重み付けられた赤、緑又は青色カラー信号の線形結合により形成された輝度信号である。
【００２４】
段階Ｓ４では、記憶され変換されたチャンネルに適用される利得係数が計算される。利得係数は他の計算された標準偏差に対する選択された基準の標準偏差の比に基づく。段階Ｓ５では、計算された利得係数は記憶された変換されたチャンネルに適用され、得られた画像はシーンの出力表示を可能にするよう変換される。
【００２５】
更なる段階がカラー補正をよりよくするために含まれうることは当業者には明らかである。
【００２６】
図３は本発明の方法の第二の実施例を説明するフローチャートである。
【００２７】
図２のフローチャートと同様な段階が図３に示されるフローチャートを参照して同様の符号により示される。図３の第二の実施例は以下の点を除き、図２に示された第一の実施例と同一である。
【００２８】
第二の実施例は付加的な段階Ｓ６を有する。元のシーンが指数法則空間に変換される段階Ｓ１の後に、少なくとも一つの重み付けマスクが段階Ｓ６で得られた変換されたチャンネルに適用される。この重み付けマスクは画素のデータの特性に基づいてゼロと一の間の重みを割り当てる。例えば、記憶された変換されたチャンネルに基づくマスクはより飽和された画素に対してはより低い重みを、あまり飽和されていない画素にはより高い重みを割り当てる。同様にして、高域通過又は帯域通過フィルタされた画像に基づくマスクはより飽和された画素に対してはより低い重みを、あまり飽和されていない画素にはより高い重みを割り当てる。３つのｒ、ｇ、ｂチャンネルに対して０から２５５の範囲のコード値を有する変換された画像に対するその様なマスクの一例は以下のようになる。
【００２９】
【数４】

Ｗｉｊは画素位置ｉ，ｊに対する重み係数である。
【００３０】
重み付けマスクの他の例はクリップされた画素（どの赤、緑、又は青色チャンネルの０又は２５５のコード値を有する画素）を除去することである。
【００３１】
ゼロ又は一に等しくない重みを有する可能性を有する重みマスクの導入は標準偏差に対する式の変更を要求する。標準偏差のような計算はフィルタされ変換された赤、緑又は青色画像でなされ、同様にして、ＳＤの基準の標準偏差のような計算は以下の式に基づく。
【００３２】
【数５】

ここでｙは典型的には２に等しいが、これはしかし本質的ではなく、ｚは典型的には０．５に等しいが、これはしかし本質的ではない。この式は標準偏差、ＳＤ、重みを有する式（２）と類似であり、Ｗｉｊが付加され、分母が削除されている。最終利得係数が式（２）又は（６）のいずれかからの値の比に基づいて計算される故に、一定値の分母はこの計算で打ち消されている。
【００３３】
図３に示される実施例では、マスクが記憶された変換されたチャンネルと濾波され変換されたチャンネルの両方に適用される。或いはマスクは記憶され、又は濾波された変換されたチャンネルの一つのみに適用されうる。
【００３４】
図４は本発明の方法の第三の実施例を示すフローチャートである。
図２のフローチャートと同様な段階が図４に示されるフローチャートを参照して同様の符号により示される。図４の第三の実施例は以下の点を除き、図２に示された第一の実施例と同一である。
【００３５】
第三の実施例は付加的な段階Ｓ７を有する。段階Ｓ７で、記憶され変換された赤、緑又は青色チャンネルの標準偏差が計算される。段階Ｓ４で計算された利得係数は記憶された変換された赤、緑又は青色チャンネルから計算された標準偏差と濾波された変換された赤、緑又は青色チャンネルから計算された標準偏差の組み合わせに基づく。
【００３６】
本発明の更に好ましい実施例は図示されないが、第二と第三の実施例の両方の付加的な段階を組み合わせることである。
【００３７】
如何なる適切な標準偏差又は標準偏差のような式が適用されても、本発明は図３を参照して説明されたような特定の記載には制限されないことは当業者には明らかである。
【００３８】
発明の方法は簡単であり、従来技術よりもより複雑ではない。
【００３９】
本発明の方法は所定のカラーで高度に着色されたシーンの画像に関する問題を克服する。
【００４０】
本発明の方法はデスクトップ画像化応用に対して有用であり、等価及び反射スキャナ、ビデオカメラ、ビデオ表示器／テレビジョンと同様に、光プリント（ミニラボ、動画用のカラータイミング、高速プリンタ、等々）用のアルゴリズムで用いられる可能性を有する。本発明の方法を実施するために要求される装置は簡単で、低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための装置のブロック図である。
【図２】本発明の方法の第一の実施例の段階を示すフローチャートである。
【図３】本発明の方法の第二の実施例の段階を示すフローチャートである。
【図４】本発明の方法の第三の実施例の段階を示すフローチャートである。

Claims

画像を捕捉し；
画像の各チャンネルを指数法則空間へ変換し；
変換されたチャンネルを記憶し；
少なくとも一つの濾波された画像を発生するよう、少なくとも一つのフィルタで変換されたチャンネルを空間的に濾波し；
濾波された変換されたチャンネルの各々の標準偏差を計算し；
基準の標準偏差を決定し；
基準の標準偏差と各濾波された変換されたチャンネルの標準偏差との間の比を形成し；
カラー補正された画像を提供するために各記憶された変換されたチャンネルに倍数利得係数として該比を乗算する
各段階からなる複数のチャンネルからなるカラー画像のカラーバランスを補正する方法。