JP4244105B2

JP4244105B2 - 画像処理方法および装置並びに記録媒体

Info

Publication number: JP4244105B2
Application number: JP2000329067A
Authority: JP
Inventors: 文人竹本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP2001211339A; US7034959B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルカメラやスキャナ等により取得されたデジタルのカラー画像データに対して濃度や階調を変更する画像処理を施す画像処理方法および装置並びに画像処理方法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取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル電子スチルカメラ（以下デジタルカメラとする）において取得したデジタル画像データや、フイルムに記録された画像を読取ることにより得られたデジタル画像データを、プリント等のハードコピーとしてあるいはディスプレイ上にソフトコピーとして再現する画像処理システムが提案されている。また、このような画像処理システムにおいて、デジタル画像データをＣＤ−Ｒなどの記録媒体に記録して提供することも行われている。このように、デジタルカメラやスキャナ等により取得した画像をプリントする場合、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】
このため、デジタル画像データに対して濃度や階調を補正する画像処理を施した後にプリントすることが行われている。とくに人物を含む画像においては、肌色が非常に重要な色であることから、肌色が適切な濃度あるいは階調となるように画像データに対して画像処理を施している。例えば、ストロボを用いて撮影した画像においては、人物の肌色が明るすぎることがあるため、画像の濃度を上げる方向にシフトすることにより、肌色を暗くすることができる。また、逆光撮影時の暗い肌色を明るくする場合には濃度を低くすることにより、肌色を明るくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像の濃度を上げると肌色を暗くすることはできるものの、彩度が低下してしまい、肌色の色味が冴えないものとなってしまう。また、階調を変換するための階調曲線を下に凸となるようにして濃度を低くすると、肌色がシアンがかったものとなり、肌色の色味としては冴えないものとなる。このように、画像の濃度や階調を変更すると、画像が冴えない色味を再現するものとなってしまう場合がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、濃度および／または階調を変更しつつも、画像中の特定色の色味を維持できる画像処理方法および装置並びに画像処理方法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取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の画像処理方法は、カラー画像データに対して濃度および／または階調を変更する画像処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法において、
第１の色空間において、前記カラー画像データにより表される画像の前記濃度および／または階調を変更するとともに、
前記第１の色空間とは異なる第２の色空間において、前記画像における特定色の彩度および／または色相を変更して前記処理済み画像データを得ることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明による第２の画像処理方法は、カラー画像データに対して濃度および階調を変更する画像処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法において、
第１の色空間において、前記カラー画像データにより表される画像の前記濃度を変更した後に階調を変更するとともに、
前記第１の色空間とは異なる第２の色空間において、前記階調の変更に伴う前記画像における特定色の彩度および／または色相の変化を補正して前記処理済み画像データを得ることを特徴とするものである。
【０００８】
なお、本発明による第２の画像処理方法においては、前記特定色の彩度および／または色相が、前記濃度を変更した後の前記画像における特定色の彩度および／または色相となるように前記補正を行うことが好ましい。
【０００９】
ここで、「濃度を変更する」とは、カラー画像データの全データ値に対して一律の値を乗算または加減算することにより、データ値を一律にシフトすることをいう。なお、カラー画像データが光量により表される場合には一律の値を乗算し、カラー画像データが濃度により表される場合には一律の値を加減算する。また、「階調を変更する」とは、データ値の入力値と出力値との関係を表す階調変換曲線（直線）の傾きを種々変更してデータ値を変更する、上に凸または下に凸とした非線形となる階調変換曲線によりデータ値を変更する、データ値を一律にシフトするとともにハイライト部および／またはシャドー部を非線形なものとした階調変換曲線によりデータ値を変更する等、カラー画像データの全データ値に対して一律の値を乗算あるいは加減算する以外の方法によりデータ値を変更することをいう。
【００１０】
「第１の色空間」としては、例えばＲＧＢ色空間、ＣＭＹ色空間のように、特定色については定義することが困難であるが、単に画素値をシフトしたり画素値にある値を乗算することにより、画像全体の濃度や階調を変更することが容易な色空間が挙げられる。また、「第２の色空間」としては、例えばＬ^*ａ^*ｂ^*色空間あるいはＬ^*ｕ^*ｖ^*色空間のように、特定色について定義することが容易であり、彩度や色相を制御しやすい色空間が挙げられる。ここで、ＲＧＢ色空間やＣＭＹ色空間においては、デジタル画像データの１単位当たりの変化量は全色領域において均等であるが、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間やＬ^*ｕ^*ｖ^*色空間においては、デジタル画像データの１単位当たりの変化量は色領域に応じて異なるものとなる。すなわち、ある色領域においては１単位当たりの変化量が非常に大きく、他の色領域においては１単位当たりの変化量が非常に小さくなったりする。このため、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間やＬ^*ｕ^*ｖ^*色空間において濃度や階調を変化させようとしても、色領域に応じて変化量が異なるため、例えば１単位当たりの変化量が大きい色領域と小さい色領域とにおいて濃度のシフト量や階調の変化の程度が異なり、全色に亘って一律に濃度や階調を変化させようとすると、処理済み画像に破綻を生じてしまう。このため、本発明においては、濃度および／または階調を変更する際にはＲＧＢ色空間、ＣＭＹ色空間などの第１の色空間において行い、彩度および／または色相を変更する際にはＬ^*ａ^*ｂ^*色空間、Ｌ^*ｕ^*ｖ^*色空間などの第２の色空間において行うようにしたものである。
【００１１】
なお、本発明においては、濃度および／または階調の変更、並びに彩度および／または色相の変更を演算式に基づいて行ってもよく、予め作成されたルックアップテーブルを参照することにより行ってもよい。
【００１２】
また、本発明においては、濃度および／または階調を変更した後に一旦中間的な画像データ（濃度および／または階調が変更されたもの）を得、この中間的な画像データに対して彩度および／または色相を変更する処理を施して処理済み画像データを得るようにしてもよい。また、ルックアップテーブルを用いて濃度および／または階調の変更並びに彩度および／または色相の変更を同時に行うことが好ましい。このように、濃度および／または階調の変更並びに彩度および／または色相の変更をルックアップテーブルを用いて行うことにより、演算時間を短縮することができる。また、濃度および／または階調の変更並びに彩度および／または色相の変更を演算式を用いてそれぞれ別個に行った場合、中間画像データがある一定値以上あるいは一定値以下となってクリップされると、クリップされた部分については、彩度および／または色相を適切に変更することができないこととなる。しかしながら、ルックアップテーブルを用いて濃度および／または階調の変更並びに彩度および／または色相の変更を同時に行えば、中間画像データが生成されないことからクリップが生じることが無くなり、これにより適切な彩度および／または色相を有する画像を再現可能な処理済み画像データを得ることができる。
【００１３】
本発明による第１の画像処理装置は、カラー画像データに対して濃度および／または階調を変更する画像処理を施して処理済み画像データを得る画像処理装置において、
第１の色空間において、前記カラー画像データにより表される画像の前記濃度および／または階調を変更する第１の変更手段と、
前記第１の色空間とは異なる第２の色空間において、前記画像における特定色の彩度および／または色相を変更して前記処理済み画像データを得る第２の変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
なお、本発明による第１の画像処理装置においては、前記第１および第２の変更手段を共通の手段としてもよい。
【００１５】
本発明による第２の画像処理装置は、カラー画像データに対して濃度および階調を変更する画像処理を施して処理済み画像データを得る画像処理装置において、
第１の色空間において、前記カラー画像データにより表される画像の前記濃度を変更した後に階調を変更する第１の変更手段と、
前記第１の色空間とは異なる第２の色空間において、前記階調の変更に伴う前記画像における特定色の彩度および／または色相の変化を補正して前記処理済み画像データを得る第２の変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
なお、本発明による第２の画像処理装置においては、前記第２の変更手段は、前記特定色の彩度および／または色相が、前記濃度を変更した後の前記画像における特定色の彩度および／または色相となるように前記補正を行う手段であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明による第２の画像処理装置においても、前記第１および第２の変更手段を共通の手段からなるものとしてもよい。
【００１８】
なお、本発明による第１および第２の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、濃度および／または階調については第１の色空間において変更するようにしたため、画像に破綻を来すことなくカラー画像データの濃度および／または階調を変更することができる。また、画像中の特定色の彩度および／または色相については第２の色空間において変更するようにしたため、特定色については所望とする彩度および／または色相となるように変更することができる。したがって、処理済み画像データを再生することにより得られる再生画像を所望とする濃度および／または階調を有し、かつ特定色においては所望とする彩度および／または色相すなわち色味を有するものとすることができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態による画像処理装置は、デジタルカメラにより撮像された、あるいはスキャナにより読取られた、Ｒ，Ｇ，Ｂの色データＲ０，Ｇ０，Ｂ０からなる画像データＳ０に対して画像処理を施して処理済み画像データＳ５（Ｒ５，Ｇ５，Ｂ５）を得るものであり、画像データＳ０が記録されたメディアから画像データＳ０を読み出す、あるいはネットワークを介して転送された画像データＳ０を読み出す読出手段１と、画像データＳ０を対数変換してＣＭＹ色空間の濃度値Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１からなる画像データＳ１を得る対数変換手段２と、対数変換された画像データＳ１に対して階調を変換する処理を施して画像データＳ２を得る階調変換手段３と、画像データＳ２に対して濃度を変更する処理を施して画像データＳ３を得る濃度変換手段４と、画像データＳ３を逆対数変換してＲＧＢ色空間の色データＲ４，Ｇ４，Ｂ４からなる画像データＳ４を得る逆対数変換手段５と、画像データＳ４を構成するＲ，Ｇ，Ｂの色データＲ４，Ｇ４，Ｂ４を明度Ｌ^*、彩度Ｃ^*および色相角ＨＡを表すデータＬ４，Ｃ４，Ｈ４に変換するＬＣＨ変換手段６と、データＬ４，Ｃ４，Ｈ４に対して色味を補正する処理を施して処理済みデータＬ５，Ｃ５，Ｈ５を得る色味補正手段７と、処理済みデータＬ５，Ｃ５，Ｈ５をＲＧＢ色空間に変換して色データＲ５，Ｇ５，Ｂ５からなる処理済み画像データＳ５を得るＲＧＢ変換手段８とを備える。
【００２２】
なお、第１の実施形態は、階調変換手段３において後述する基本階調曲線により階調を変換することにより得られる肌色の色味と、基本階調曲線により階調を変更するとともに、濃度変換手段４によって濃度を変更することにより得られる肌色の色味との変化量を求め、その変化量を色味補正手段７において補正するものである。
【００２３】
したがって、本実施形態における濃度変換手段４が本発明の第１の変更手段に対応し、色味補正手段７が第２の変更手段に対応する。
【００２４】
階調変換手段３は例えば図２に示す基本階調変換曲線により、濃度値Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１からなる画像データＳ１を変換して濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２からなる画像データＳ２を得る。この階調変換曲線はＳ字状のカーブを有し、かつ中間濃度域において１．５の傾きを有するものである。
【００２５】
濃度変換手段４には、画像全体の濃度Ｄ、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）およびＹ（イエロー）の各色の濃度を補正するためのＤＣＭＹキー４Ａが接続されており、このＤＣＭＹキー４Ａを操作することにより、キーを押下した回数に応じて画像全体の濃度、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色の濃度が変更されることとなる。
【００２６】
濃度変換手段４においては例えば図３に示すように階調変換済みの画像データＳ２の各濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２に一律の値を加減算する。すなわち各濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２をシフトして線形に濃度が変更され、濃度値Ｃ３，Ｍ３，Ｙ３からなる画像データＳ３が得られる。例えば、画像データＳ０により表される画像が暗い場合、画像を明るくするために濃度を図３の下方にシフトする。この処理は真数空間において下記の式（１）により表すことができる。
【００２７】
Ｒ３＝αＲ２
Ｇ３＝αＧ２（１）
Ｂ３＝αＢ２
但し、αはキーを押下した回数に応じて定められる係数（α＞１）、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２の、Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３は濃度値Ｃ３，Ｍ３，Ｙ３の真数値である。
【００２８】
一方、画像データＳ０により表される画像が明るい場合、画像を暗くするために濃度を図３の上方にシフトする。この処理は上記式（１）においてα＜１とすることに相当する処理である。なお、上記式（１）においては真数値の色データＲ２，Ｇ２，Ｂ２に係数αを乗算することにより濃度をシフトしているが、これは後述の説明を容易にするためであり、濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２で表した場合には、係数αに対応する濃度シフト量が濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２に加減算されて濃度がシフトされる。
【００２９】
なお、階調変換手段３および濃度変換手段４ではＣＭＹ色空間にて全ての処理が行われるものである。
【００３０】
ＬＣＨ変換手段６は画像データＳ３を逆対数変換することにより得られる画像データＳ４をＲＧＢ色空間からＬ^*ａ^*ｂ^*色空間に変換するとともに、明度Ｌ^*、彩度（クロマ値）Ｃ^*および色相角ＨＡを表すデータＬ４，Ｃ４，Ｈ４を得るものである。以下、この変換について説明する。読出手段１において読み出される画像データＳ０は、ＩＴＵ−ＲＢＴ．７０９（ＲＥＣ．７０９）に準拠しているものとすると、下記の式（２）から（４）に基づいて画像データＳ４を構成する色データＲ４，Ｇ４，Ｂ４がＣＩＥ１９３１三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに変換される。
【００３１】
Ｐｒ＝Ｒ４／２５５
Ｐｇ＝Ｇ４／２５５（２）
Ｐｂ＝Ｂ４／２５５
Ｒ４′＝((Pr+0.099)/1.099)^2.222
Ｇ４′＝((Pg+0.099)/1.099)^2.222 （Pr,Pg,Pb≧0.081）（３）
Ｂ４′＝((Pb+0.099)/1.099)^2.222
Ｒ４′＝Ｐｒ／４．５
Ｇ４′＝Ｐｇ／４．５（Pr,Pg,Pb＜0.081）（３′）
Ｂ４′＝Ｐｂ／４．５
ＸＲ４′
Ｙ＝｜Ａ｜・Ｇ４′ （４）
ＺＢ４′
ここで、マトリクス｜Ａ｜は、色データＲ４′，Ｇ４′，Ｂ４′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。
【００３２】

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。
【００３３】
次に、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから下記の式（６）〜（８）によりＣＩＥ１９７６Ｌ^*（＝Ｌ４）、クロマ値Ｃ^*（＝Ｃ４）および色相角ＨＡ（＝Ｈ４）を求める。
【００３４】
ａ^*＝５００｛ｆ（Ｘ／Ｘｎ）−ｆ（Ｙ／Ｙｎ）｝
ｂ^*＝２００｛ｆ（Ｙ／Ｙｎ）−ｆ（Ｚ／Ｚｎ）｝（６）
Ｌ^*＝１１６（Ｙ／Ｙｎ）^1/3−１６（Ｙ／Ｙｎ＞0.008856のとき）
Ｌ^*＝９０３．２５（Ｙ／Ｙｎ）（Ｙ／Ｙｎ≦0.008856のとき）
ここで、
Ｘ／Ｘｎ，Ｙ／Ｙｎ，Ｚ／Ｚｎ＞0.008856のとき
ｆ（ａ／ａｎ）＝（ａ／ａｎ）^1/3（ａ＝Ｘ，Ｙ，Ｚ）
Ｘ／Ｘｎ，Ｙ／Ｙｎ，Ｚ／Ｚｎ≦0.008856のとき
ｆ（ａ／ａｎ）＝７．７８７（ａ／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。
【００３５】
Ｃ^*＝（ａ^*2＋ｂ^*2）^1/2 （７）
ＨＡ＝ｔａｎ^-1（ｂ^*／ａ^*）（８）
ここで、上記式（１）による濃度シフト前の画像データＳ２（階調のみが変換されたもの）を式（２）から（４）により変換することによって得られる三刺激値をＸ２，Ｙ２，Ｚ２、濃度シフト後の三刺激値をＸ３，Ｙ３，Ｚ３とすると、
Ｘ３Ｒ４′ Ｒ２Ｘ２
Ｙ３＝｜Ａ｜・Ｇ４′＝α｜Ａ｜・Ｇ２＝α・Ｙ２（９）
Ｚ３Ｂ４′ Ｂ２Ｚ２
となる。したがって、係数αを用いて式（６）に基づいてクロマ値Ｃ^*を求めると（但しＸ／Ｘｎ，Ｙ／Ｙｎ，Ｚ／Ｚｎ＞0.008856とする）、
ａ^*＝５００｛（αＸ／Ｘｎ）^1/3−（αＹ／Ｙｎ）^1/3｝
＝α^1/3５００｛（Ｘ／Ｘｎ）^1/3−（Ｙ／Ｙｎ）^1/3｝
ｂ^*＝２００｛（αＹ／Ｙｎ）^1/3−（αＺ／Ｚｎ）^1/3｝（１０）
＝α^1/3２００｛（Ｙ／Ｙｎ）^1/3−（Ｚ／Ｚｎ）^1/3｝
となる。したがって、
Ｃ^*＝α^1/3（ａ^*2＋ｂ^*2）^1/2 （１１）
となる。
【００３６】
式（１１）により、ＲＧＢ空間において濃度をシフトさせて画像を明るくするあるいは暗くすることは、同時にクロマ値を上げるあるいは下げることに対応する。例えば、画像を明るくする場合にはα＞１となることからクロマ値は上がるため、彩度が上がって知覚される。逆に、画像を暗くする場合にはα＜１となることから、クロマ値は下がるため彩度が下がって知覚される。
【００３７】
これを補正するために、色味補正手段７においては、図４に示すようにＬ^*ａ^*ｂ^*空間の肌色領域において、肌色の周辺部すなわち肌色から離れるほど値が小さくなり、中心部すなわち肌色に近いほど値が大きくなるような肌色強度関数Ｗ（ａ^*，ｂ^*）（但し０≦Ｗ（ａ^*，ｂ^*）≦１）を定義しておき、下記の式（１２）に基づいて肌色領域のクロマ値を変更して変更クロマ値Ｃ１^*（＝Ｃ５）を得る。
【００３８】
Ｃ１^*＝（α^1/3−１）・Ｃ^*・Ｗ（ａ^*，ｂ^*）＋Ｃ^* （１２）
ここで、整数値として設定されたａ^*，ｂ^*に対する肌色強度関数（ａ^*，ｂ^*）を予め求めておき、上記式（６）により算出された値ａ^*，ｂ^*を整数化し、整数化されたａ^*，ｂ^*に対応する肌色強度関数Ｗ（ａ^*，ｂ^*）を選択するようにしてもよい。また、任意の値ａ^*，ｂ^*に応じた肌色強度関数Ｗ（ａ^*，ｂ^*）を予め求めておき、実際に式（６）により算出された値ａ^*，ｂ^*に基づいて、予め求められたＷ（ａ^*，ｂ^*）に対して補間演算を施すことにより、算出された値ａ^*，ｂ^*に対する肌色強度関数Ｗ（ａ^*，ｂ^*）求めるようにしてもよい。
【００３９】
ＲＧＢ変換手段８は、変更クロマ値Ｃ１^*（＝Ｃ５）および色相角ＨＡ（ここでは変更されていないがＨＡ＝Ｈ５となる）に基づいて、上記式（７）、（８）を逆に解くことにより変更後のａ^*，ｂ^*を求め、この変更後のａ^*，ｂ^*およびＬ^*に基づいて、式（６）を逆に解くことにより変更後の三刺激値Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５を求める。
【００４０】
そして、下記の式（１３）により三刺激値Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５を色データＲ５′，Ｇ５′，Ｂ５′に変換する。
【００４１】
Ｒ５′ Ｘ５
Ｇ５′＝｜Ａ｜^-1・Ｙ５（１３）
Ｂ５′ Ｚ５
さらに、下記の式（１４）により色データＲ５，Ｇ５，Ｂ５を得、これを処理済み画像データＳ５とする。
【００４２】
Ｒ５＝255×（1.099Ｒ５′^0.45−0.099）
Ｇ５＝255×（1.099Ｇ５′^0.45−0.099）（0.018≦R5′,G5′,B5′≦１）
Ｂ５＝255×（1.099Ｂ５′^0.45−0.099）
Ｒ５＝255×4.500Ｒ５′
Ｇ５＝255×4.500Ｇ５′ （０≦R5′,G5′,B5′＜0.018）
Ｂ５＝255×4.500Ｂ５′ （１４）
なお、上記第１の実施形態においては、濃度変換手段４において濃度を一律にシフトすることにより線形に濃度を変更しているが、濃度変換手段４において濃度を非線形となるように変更するすなわち階調を変更するようにしてもよい。例えば、画像データＳ０により表される画像が暗い場合、図５に示すようにハイライト部とシャドー部とを固定して下に凸の非線形となるように階調を変更することにより、画像を明るくすることができる。一方、上に凸の非線形となるように階調を変更すれば、画像を暗くすることができる。この処理により、肌色は真数空間において下記の式（１５）により表すことができる。
【００４３】
Ｒ３＝αＲ２
Ｇ３＝βＧ２（１５）
Ｂ３＝γＢ２
但し、α、β、γはキーを押下した回数に応じて定められる係数であり、γ＞β＞α＞１（画像を明るくする場合）となる。すなわち、ＣＭＹ色空間において肌色の色バランスは概ねＣ＞Ｍ＞Ｙであり、階調を下に凸となるように変更した場合は、ＣＭＹ各色の変化量は図５の矢印に示すようにＣ＜Ｍ＜Ｙとなるため、γ＞β＞α＞１となる。逆に、画像を暗くする場合には、０＜γ＜β＜α＜１となる。
【００４４】
このように階調を非線形となるように変更した場合、上記（７）において求められるクロマ値Ｃ^*が階調の変更量に応じて一律に変化しないものとなる。また、クロマ値Ｃ^*のみでなく、式（８）により算出される色相角ＨＡも変化する。したがって、階調を非線形となるように変更した場合には、階調変更前の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚと変更後の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとに基づいて上記式（６）から（８）を用いて肌色の各画素毎にクロマ値Ｃ^*および色相角ＨＡの変化量ΔＣおよびΔＨＡを算出し、下記の式（１６）、（１７）に示すように、これを肌色強度関数Ｗ（ａ^*，ｂ^*）と乗算して変更クロマ値Ｃ１^*（＝Ｃ５）および変更色相角ＨＡ１（＝Ｈ５）を求めればよい。
【００４５】
Ｃ１^*＝ΔＣ・Ｗ（ａ^*，ｂ^*）＋Ｃ^* （１６）
ＨＡ１＝ΔＨＡ・Ｗ（ａ^*，ｂ^*）＋ＨＡ（１７）
しかしながら、肌色の各画素毎に変化量ΔＣおよびΔＨＡを算出するには、濃度シフトの前後においてクロマ値および色相角を算出する必要があるため演算負荷が非常に大きい。このため、階調変更による濃度の変化量をΔＤとし、この変化量ΔＤに依存した変化量ΔＣおよびΔＨＡのテーブルを肌色領域内に作成し、このテーブルを参照して補正量を求めることが好ましい。これを式で表すと下記の式（１８）、（１９）となる。
【００４６】
Ｃ１^*＝ｆｃ（ΔＤ）・Ｗ（ａ^*，ｂ^*）＋Ｃ^* （１８）
ＨＡ１＝ｆｈ（ΔＤ）・Ｗ（ａ^*，ｂ^*）＋ＨＡ（１９）
但し、ｆｃ（ΔＤ）：肌色領域内のクロマ値の変化量ΔＣ
ｆｈ（ΔＤ）：肌色領域内の色相角の変化量ΔＨＡ
そして、このようにして算出された変更クロマ値Ｃ１^*（＝Ｃ５）および変更色相角ＨＡ１（＝Ｈ５）に基づいて、ＲＧＢ変換手段８において上記式（７）、（８）を逆に解くことにより変更後のａ^*，ｂ^*を求め、この変更後のａ^*，ｂ^*およびＬ^*に基づいて、式（６）を逆に解くことにより変更後の三刺激値Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５を求める。そして、上記式（１３）および（１４）に基づいて色データＲ５，Ｇ５，Ｂ５を算出し、これを処理済み画像データＳ５とする。
【００４７】
次いで、第１の実施形態の動作について説明する。図６は本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、読出手段１において画像データＳ０が読み出されて対数変換手段２に入力される（ステップＳ１）。対数変換手段２においては画像データＳ０が対数変換されて画像データＳ１が得られる（ステップＳ２）。画像データＳ１は階調変換手段３において階調変換が施されて画像データＳ２が得られる（ステップＳ３）。画像データＳ２は濃度変換手段４において濃度が変更されて画像データＳ３が得られる（ステップＳ４）。なお、濃度変換手段４において階調を変更してもよい。画像データＳ３は逆対数変換手段５において逆対数変換されて画像データＳ４が得られる（ステップＳ５）。
【００４８】
画像データＳ４はＬＣＨ変換手段６において明度、彩度、色相に変換され（ステップＳ６）、色味補正手段７においてその色味が補正される（ステップＳ７）。そして色味が補正された明度、彩度、色相データはＲＧＢ変換手段８においてＲＧＢに変換されて処理済み画像データＳ５が得られ（ステップＳ８）、処理を終了する。
【００４９】
このように、本実施形態においては、濃度および／または階調についてはＣＭＹ色空間（真数値で考えた場合にはＲＧＢ色空間）において変更するようにしたため、画像に破綻を来すことなく画像データＳ０の濃度を変更することができる。また、画像中の肌色の彩度および／または色相についてはＬ^*ａ^*ｂ^*色空間において変更するようにしたため、肌色については所望とする彩度および／または色相となるように変更することができる。したがって、処理済み画像データＳ５を再生することにより得られる再生画像において、所望とする濃度および／または階調を有し、かつ特定色においては所望とする色味を有するものとすることができる。
【００５０】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は本発明の第２の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。第１の実施形態においては、濃度変換手段４において、図３に示すように濃度をシフトする、あるいは図５に示すように階調を変更するようにしているが、第２の実施形態においては、図３に示すように濃度をシフトした後、図８に示すように階調を変更する濃度変換手段１４を備えた点が第１の実施形態と異なるものである。
【００５１】
このため、第２の実施形態における濃度変更手段１４は、図３に示すように画像データＳ２に対して濃度をシフトする処理を施して画像データＳ２ａを得る濃度シフト手段１４Ａと、画像データＳ２ａに対して図８に示すように階調を変更する処理を施して画像データＳ３を得る階調変更手段１４Ｂとを備える。なお、図３における縦軸の画像データＳ３は第２の実施形態においては、画像データＳ２ａに読み替えるものとする。
【００５２】
なお、第２の実施形態は、濃度シフト手段１４Ａにおいて濃度をシフトした後の肌色の色味と、濃度シフト後に階調変更手段１４Ｂにおいてさらに階調を変更することにより得られる肌色の色味との変化量を求め、その変化量を色味補正手段７において補正するものである。
【００５３】
濃度シフト手段１４Ａにおいては、画像データＳ２の濃度値Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２をシフトして濃度が変更されて濃度値Ｃ２ａ，Ｍ２ａ，Ｙ２ａからなる画像データＳ２ａが得られる。この処理は、真数空間において下記の式（２０）により表すことができる。
【００５４】
Ｒ２ａ＝αＲ２
Ｇ２ａ＝αＧ２（２０）
Ｂ２ａ＝αＢ２
ここで、αはＤＣＭＹキー４Ａを押下した回数に応じて定められる係数であって、濃度を図３の下方にシフトする場合はα＞１、上方にシフトする場合はα＜１となる。なお、Ｒ２ａ，Ｇ２ａ，Ｂ２ａは濃度値Ｃ２ａ，Ｍ２ａ，Ｙ２ａの真数値である。
【００５５】
階調変更手段１４Ｂにおいては、図８に示すように画像データＳ２の各濃度値Ｃ２ａ，Ｍ２ａ，Ｙ２ａのハイライト部（低濃度域）が非線形となるように階調を変更する。この処理により、肌色は真数空間において下記の式（２１）により表すことができる。
【００５６】
Ｒ３＝α′Ｒ２ａ
Ｇ３＝β′Ｇ２ａ（２１）
Ｂ３＝γ′Ｂ２ａ
但し、α′、β′、γ′はＤＣＭＹキー４Ａを押下した回数に応じて定められる係数であり、γ′＞β′＞α′＞１（ハイライト部を明るくする場合）となる。逆に、ハイライト部を暗くする場合には、０＜γ′＜β′＜α′＜１とすればよい。
【００５７】
このように階調を非線形となるように変更した場合、図５に示すように階調を非線形となるように変更する場合と同様に、上記（７）において求められるクロマ値Ｃ^*が階調の変更量に応じて一律に変化しないものとなる。また、クロマ値Ｃ^*のみでなく、式（８）により算出される色相角ＨＡも変化する。したがって、階調を非線形となるように変更した場合には、階調変更前の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ（画像データＳ２ａから求められるもの）と変更後の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ（画像データＳ３から求められるもの）とに基づいて上記式（６）から（８）を用いて肌色の各画素毎にクロマ値Ｃ^*および色相角ＨＡの変化量ΔＣおよびΔＨＡを算出し、上記の式（１６）、（１７）に示すように、これを肌色強度関数Ｗ（ａ^*，ｂ^*）と乗算して変更クロマ値Ｃ１^*（＝Ｃ５）および変更色相角ＨＡ１（＝Ｈ５）を求めればよい。
【００５８】
また、画像データＳ２ａと画像データＳ３との階調変更による濃度の変化量をΔＤとし、この変化量ΔＤに依存した変化量ΔＣおよびΔＨＡのマップを作成し、このマップを参照して上記式（１８）、（１９）に示すように補正量を求めることが好ましい。
【００５９】
そして、このようにして算出された変更クロマ値Ｃ１^*（＝Ｃ５）および変更色相角ＨＡ１（＝Ｈ５）に基づいて、ＲＧＢ変換手段８において上記式（７）、（８）を逆に解くことにより変更後のａ^*，ｂ^*を求め、この変更後のａ^*，ｂ^*およびＬ^*に基づいて、式（６）を逆に解くことにより変更後の三刺激値Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５を求める。そして、上記式（１３）および（１４）に基づいて色データＲ５，Ｇ５，Ｂ５を算出し、これを処理済み画像データＳ５とすればよい。
【００６０】
なお、上記第１および第２の実施形態においては、ＬＣＨ変換手段６においては、画像データＳ４をＬ^*ａ^*ｂ^*空間に変換しているが、Ｌ^*ｕ^*ｖ^*空間に変換し、色味補正手段７にてＬ^*ｕ^*ｖ^*空間において彩度および色相を補正するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２の実施形態においては、画像データＳ０に対して、対数変換手段２、階調変換手段３、濃度変換手段４，１４、逆対数変換手段５、ＬＣＨ変換手段６、色味補正手段７およびＲＧＢ変換手段８においてそれぞれ上述した処理を行っているが、各手段における処理を同時に行うためのルックアップテーブルを予め作成しておき、画像データＳ０をこのルックアップテーブルを参照して変換することにより、処理済み画像データＳ５を得るようにしてもよい。このように、ルックアップテーブルを参照して画像データＳ０を変換することにより、演算量を低減して処理を高速に行うことができる。この場合、図９の第３の実施形態による画像処理装置に示すように、上記各手段に代えて、上記各手段における処理を同時に行うための演算手段２０のみを設ければよいため、装置の構成を簡易なものとすることができる。
【００６２】
さらに、上記第１および第２の実施形態においては肌色の色味を補正しているが、空の色や樹木の緑色を特定色として、肌色の場合と同様に色味を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】濃度シフトを説明するための図
【図３】階調変換曲線を示す図
【図４】Ｌ^*ａ^*ｂ^*空間における肌色強度関数を示す図
【図５】濃度シフトの他の例を説明するための図
【図６】本実施形態の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第２の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図８】第２の実施形態における階調変換曲線を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【符号の説明】
１読出手段
２対数変換手段
３階調変換手段
４，１４濃度変換手段
５逆対数変換手段
６ＬＣＨ変換手段
７色味補正手段
８ＲＧＢ変換手段
２０演算手段

Claims

第１の色空間において、カラー画像データの全データ値を一律にシフトすることにより画像の濃度を変更し、
前記第１の色空間において、データの入力値と出力値との関係が前記カラー画像データにより表される画像のハイライト側において非線形となる階調変換曲線により、前記濃度が変更されたカラー画像データの階調を変更し、
前記濃度が変更されたカラー画像データおよび前記階調が変更されたカラー画像データを前記第１の色空間とは異なる第２の色空間のカラー画像データに変換し、
該第２の色空間において、前記濃度が変更されたカラー画像データと前記階調が変更されたカラー画像データとの彩度および／または色相の変化量である彩度変化量および／または色相変化量を算出し、
前記第２の色空間において、前記彩度変化量および／または前記色相変化量を、前記画像における特定色に近いほど値が大きくなる関数により重み付けし、該乗算後の前記彩度変化量および／または前記色相変化量を、前記濃度が変更されたカラー画像データの彩度および／または色相と加算して、変更彩度および／または変更色相を算出し、
前記変更彩度および／または前記変更色相に基づいて、前記階調が変更されたカラー画像データの彩度および／または色相を補正し、
前記彩度および／または前記色相が補正されたカラー画像データを前記第２の色空間から前記第１の色空間に変換して処理済み画像データを得ることを特徴とする画像処理方法。
第１の色空間において、カラー画像データの全データ値を一律にシフトすることにより画像の濃度を変更する濃度シフト手段と、
前記第１の色空間において、データの入力値と出力値との関係が前記カラー画像データにより表される画像のハイライト側において非線形となる階調変換曲線により、前記濃度が変更されたカラー画像データの階調を変更する階調変更手段と、
前記濃度が変更されたカラー画像データおよび前記階調が変更されたカラー画像データを前記第１の色空間とは異なる第２の色空間のカラー画像データに変換し、該第２の色空間において、前記濃度が変更されたカラー画像データと前記階調が変更されたカラー画像データとの彩度および／または色相の変化量である彩度変化量および／または色相変化量を算出し、前記第２の色空間において、前記彩度変化量および／または前記色相変化量を、前記画像における特定色に近いほど値が大きくなる関数により重み付けし、該乗算後の前記彩度変化量および／または前記色相変化量を、前記濃度が変更されたカラー画像データの彩度および／または色相と加算して変更彩度および／または変更色相を算出し、前記変更彩度および／または前記変更色相に基づいて、前記階調が変更されたカラー画像データの彩度および／または色相を補正する色味補正手段と、
前記彩度および／または前記色相が補正されたカラー画像データを前記第２の色空間から前記第１の色空間に変換して処理済み画像データを得る変換手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
第１の色空間において、カラー画像データの全データ値を一律にシフトすることにより画像の濃度を変更する手順と、
前記第１の色空間において、データの入力値と出力値との関係が前記カラー画像データにより表される画像のハイライト側において非線形となる階調変換曲線により、前記濃度が変更されたカラー画像データの階調を変更する手順と、
前記濃度が変更されたカラー画像データおよび前記階調が変更されたカラー画像データを前記第１の色空間とは異なる第２の色空間のカラー画像データに変換する手順と、
該第２の色空間において、前記濃度が変更されたカラー画像データと前記階調が変更されたカラー画像データとの彩度および／または色相の変化量である彩度変化量および／または色相変化量を算出する手順と、
前記第２の色空間において、前記彩度変化量および／または前記色相変化量を、前記画像における特定色に近いほど値が大きくなる関数により重み付けし、該乗算後の前記彩度変化量および／または前記色相変化量を、前記濃度が変更されたカラー画像データの彩度および／または色相と加算して、変更彩度および／または変更色相を算出する手順と、
前記変更彩度および／または前記変更色相に基づいて、前記階調が変更されたカラー画像データの彩度および／または色相を補正する手順と、
前記彩度および／または前記色相が補正されたカラー画像データを前記第２の色空間から前記第１の色空間に変換して処理済み画像データを得る手順とを有することを特徴とする画像処理方法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取り可能な記録媒体。