JP4796745B2 - 拡張トーンスケール関数及び圧縮トーンスケール関数を用いてデジタル画像の色調特性及び色特性をエンハンスする方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル画像処理に関し、特に、カラー、輝度、トーンスケールの各特性をエンハンスするためのデジタル画像処理に関する。

多くのデジタル画像形成システムは、トーンスケール曲線の適用によりデジタル画像のコントラスト及び明るさ特性をエンハンスする。生成されたトーンスケール曲線ｆ（）に対して、入力画素値ｘは出力画素値ｆ（ｘ）に変換される。トーンスケール曲線の形状は処理デジタル画像に与えられる視覚的効果を確定する。一部のデジタル画像に適用されるトーンスケール曲線は、処理されるデジタル画像における画素値に依存しない。そのような画像に依存しないトーンスケール曲線は処理デジタル画像に写真ルックを確立するために有用である。多くのデジタルをエンハンスするために画像に依存しないトーンスケール曲線を用いることが可能であり、コントラストが高過ぎるか又は低すぎるデジタル画像は、処理されるデジタル画像における画素値に対応するトーンスケール曲線の適用による恩恵を受けることが可能である。画像に依存するトーンスケール曲線に対して、関数ｆ（ｘ）を得るために用いられる数式は画像エンハンスメントの特性及び度合いを決定する。

圧縮トーンスケール関数、即ち画素値の数値範囲を減少させるためにデザインされたトーンスケール関数が画像画素データに直接適用されるとき、画像における空間的詳細が損なわれることとなる。更に、圧縮トーンスケール関数が赤−緑−青表示であるカラーデジタル画像に直接適用される場合、トーンスケール関数は処理されたデジタル画像の色調の豊かさ（飽和）の特性を低減することとなる。一般に、圧縮トーンスケール関数が輝度−クロミナンス画像表示に輝度信号に直接適用する場合、よりよい結果が達成できる。この手法はクロミナンス信号を変化させないままにするが、空間細部を損なった処理画像に導くこととなる。

同一出願人による米国特許第６，１６７，１６５号明細書（特許文献１）でＧａｌｌａｇｈｅｒとＧｉｎｄｅｌｅが開示した方法においては、処理画像の空間的詳細を殆ど復元することができる。この方法においては、トーンスケール関数は輝度信号に直接適用され、且つ輝度信号が修正されたトーンスケールの空間的周波数の細部は適用されたトーンスケール関数の傾きに逆比例するように適合される。結果的に処理されたデジタル画像はより詳細な空間細部を示し且つより自然に表される。

画像の空間的詳細が比較的に影響されないように、デジタル画像にトーンスケール関数を適用するために空間フィルタを用いることが可能である。これは、画像のダイナミックレンジを減少させるためにデザインされた圧縮トーンスケール関数に特に有用である。そのような空間フィルタを用いる方法は、同一出願人による米国特許第６，３１７，５２１号明細書（特許文献２）及び米国特許第６，２８５，７９８号明細書（特許文献３）に開示されている。空間フィルタを用いて圧縮トーンスケール関数を輝度信号に適用するとき、クロミナンス信号が修正されていないにも拘らず、処理されたデジタル画像の色特性はより自然にみえる。輝度−クロミナンス表示のデジタル画像にトーンスケール関数を適用することにより生じる一部の色の問題は、同一出願人による米国特許第６，４０８，１０３号明細書（特許文献４）でＧａｌｌａｇｈｅｒとＧｉｎｄｅｌｅが開示した方法を用いて解決されることが可能である。この方法においては、クロミナンス信号は、適用されたトーンスケール関数の傾きの関数として修正される。この方法におけるクロミナンス信号の修正は、別の方法で結果として得られるような不自然な色の影響を軽減する傾向をもっている。

一部の画像は、必然的に、画素値に対して小さい数値範囲を有し、画素値の数値範囲を大きくするためにデザインされた拡張性トーンスケール関数を適用することによりエンハンスされることができる。当該技術分野においては、簡単なヒストグラムストレッチング法がよく知られている。一般に、ヒストグラムは画像の画素値から演算され、画素値の最大値及び最小値が得られる。トーンスケール関数は、所定の目標を達成するために画素値を拡張する線形変換式を用いて構成される。例えば、最小画素値は小さい画素値に対してマッピングされる一方、最大画素値は大きい画素値に対してマッピングされる。赤−緑−青表示において画像の画素データに拡張性トーンスケール関数を適用することは、画像コントラスト、空間細部及び彩度を増加させる効果をもっている。一般に、高いコントラスト及び詳細な空間細部は、画像品質において重要なものと考えられている。しかしながら、彩度の増加は、不自然な色調の豊かさを表す過飽和色に導くこととなる。輝度−クロミナンス表示の輝度信号に拡張性トーンスケール関数を適用することは画像コントラストを高め且つ空間細部の詳細を表す効果を有するが、クロミナンス信号は数学的に変化しないにも拘らず、視覚的に明らかに色飽和を減少させる影響が生じる。

上述の方法は、トーンスケール関数をデジタル画像に適用するときに、画像の空間細部及び色特性に伴う特定の問題を回避又は改善するために個別にデザインされている。しかしながら、これらの方法は圧縮トーンスケール関数について主に機能するようにデザインされている。
米国特許第６，１６７，１６５号明細書 米国特許第６，３１７，５２１号明細書 米国特許第６，２８５，７９８号明細書 米国特許第６，４０８，１０３号明細書

本発明の目的は、処理されたデジタル画像の色調及び色特性をエンハンスするためにデジタル画像にトーンスケール関数を適用するための改善された方法を提供することである。

この目的はデジタル画像の色調特性及びクロミナンス特性をエンハンスする方法により達成され、次のような段階から構成される。

ａ）複数の画素を有するソースデジタル画像を受信する段階であって、該ソースデジタル画像は輝度デジタル画像と少なくとも２つのクロミナンスデジタル画像とを有する輝度−クロミナンス表現である、段階；
ｂ）前記ソースデジタル画像の輝度特性をエンハンスするように用いられるトーンスケール関数を生成する段階；
ｃ）前記トーンスケール関数が処理されたデジタル画像の画素値の数値範囲において有する効果に基づく２つ又はそれ以上のカテゴリの１つに前記トーンスケール関数を分類する段階であって、分類の前記カテゴリは拡張性及び圧縮性のカテゴリを有する、段階；
ｄ）前記トーンスケール関数が圧縮性として分類されたとき、前記輝度デジタル画像のペデスタルデジタル画像に前記トーンスケール関数を適用して生成されたトーンスケール調整デジタル画像及び前記輝度デジタル画像のテクスチャデジタル画像を加算して生成されたエンハンスされた輝度デジタル画像と、前記クロミナンスデジタル画像とを結合させる段階；
ｅ）前記トーンスケール関数が拡張性として分類されたとき、前記輝度デジタル画像に前記トーンスケール関数を適用して得られたエンハンスされた輝度デジタル画像と、前記クロミナンスデジタル画像に前記トーンスケール関数を用いて増幅されたエンハンスされたクロミナンスデジタル画像とを結合させる段階。

本発明を実施することにより、トーンスケール関数を又適用するとき、デジタル画像の色特性が著しくエンハンスされる。

本発明は、圧縮性又は拡張性のどちらかの関数を用いて、画像輝度と色コントラストの改善を容易にし、この場合、色コントラストは、適用されたトーンスケール関数が拡張性として分類されたとき増幅され、適用されたトーンスケール関数が圧縮性として分類されたとき増幅されない。

以下の説明において、本発明の好適な実施形態についてソフトウェアプログラムとして説明する。当業者は、そのようなソフトウェアと等価なハードウェアをまた構築することが可能であることを、容易に認識するであろう。画像処理アルゴリズム及びシステムは周知であるため、本発明の説明は、特に、アルゴリズム及びシステムを形成する部分であって、本発明に従った方法により直接的に関連する部分について説明する。そのようなアルゴリズム及びシステムの他の特徴、及び含まれる画像信号を生成し或いは処理するハードウェア及び／又はソフトウェアは、ここでは特に図に示すことも説明することもしないが、当該分野において周知のシステム、アルゴリズム及び構成要素から選択されることが可能である。以下の詳細な説明において詳述するように、コンピュータプログラムとしての全てのソフトウェアの実施は、従来からのものであり当業者の経験の範囲内にあるものといえる。

更に、ここで用いるように、コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶することが可能であり、そのような記憶媒体は、例えば、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク）又は磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ又は機械読み取り可能バーコード等の光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はコンピュータプログラムを記憶するための他の物理素子或いは媒体から構成することが可能である。

デジタル画像は、１つ又はそれ以上のデジタル画像チャンネルから構成される。各々のデジタル画像チャンネルは、画素の２次元アレイから構成される。各々の画素値は、画素の幾何学的範囲に対応する画像形成捕捉装置により受け取られる光量に関係する。カラーの画像形成の応用に対しては、デジタル画像は、一般に、赤、緑及び青のデジタル画像チャンネルから成る。他の構成としては、例えば、シアン、マゼンタ及び黄色のデジタル画像チャンネルが実施される。単色の応用に対しては、デジタル画像は１つのデジタル画像チャンネルから構成される。動きのある画像形成の応用はデジタル画像の時間シーケンスとして捉えることが可能である。当業者は、限定されることなく、上述の何れの応用に対しても本発明をデジタル画像チャンネルに適用することが可能であるということを理解するであろう。

本発明においては、行列に配列された画素値の２次元アレイとしてデジタル画像チャンネルを説明するが、当業者は、本発明がモザイク状のアレイに同様の効果をもって適用されることが可能であることを理解するであろう。

本発明はコンピュータハードウェアにおいて実施されることが可能である。図１を参照するに、以下の説明は、デジタル捕捉装置１０、デジタル画像プロセッサ２０、画像出力装置３０、３０ｂ、及び一般的制御コンピュータ４０から構成されるデジタル画像形成システムに関連する。そのシステムは、コンピュータコンソール又はペーパプリンタのようなモニタ装置５０を含むことが可能である。そのシステムは又。キーボード及び／又はマウスポインタのようなオペレータのための入力制御装置６０を含むことが可能である。更に、ここで用いるように、本発明は、コンピュータメモリ装置７０、即ち、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶することが可能でありコンピュータプログラムとして実施することが可能である。このコンピュータ読み取り可能媒体は、例えば、例えば、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク）又は磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ又は機械読み取り可能バーコード等の光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はコンピュータプログラムを記憶するための他の物理素子或いは媒体から構成することが可能である。本発明について説明する前に、パーソナルコンピュータのようなよく知られているコンピュータシステムに本発明を好適に利用することができることに注目することにより理解が容易になる。

多様な画像形成装置から得られるデジタル画像に対して本発明を用いることができることを、複数の画像捕捉装置１０ａ、１０ｂ及び１０ｃは示している。例えば、図１は、例えばカラーネガティブフィルム又はスライド透明フィルム等の従来の写真画像を走査することにより画像捕捉装置１０ａがデジタル画像を生成するデジタルフォトフィニシングシステムを表すことが可能である。同様にして、画像捕捉装置１０ｂはデジタルカメラとすることが可能である。デジタルが相プロセッサ２０は、意図された出力装置又は媒体に満足の行く画像を生成するためにデジタル画像を処理するための手段を提供する。本発明がデジタル写真プリンタとソフトコピー表示装置を含むことが可能である種々の出力装置を用いることが可能であることを、複数の画像出力装置３０ａ、３０ｂは示している。デジタルカメラによりエクスポートされる前にデジタルカメラにより生成されたデジタル画像が本発明を用いて処理されるように、デジタルカメラのハードウェア及びソフトウェアにおいて本発明を実施することが可能であることにも留意する必要がある。

図１において示すデジタル画像プロセッサ２０について、図２により詳細に示している。図２に示すカスケード式画像処理モジュールはデジタル画像処理経路を表している。オリジナルのデジタル画像１０１は図１に示される画像入力装置の１つから受け取られ、画像出力装置において実現することが可能であるレンダリングされたデジタル画像１０３を生成するために処理される。ＲＬＳＥ（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｌｏｇ ｓｃｅｎｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ：相対的対数シーン露出）変換モジュール３１０はオリジナルのデジタル画像１０１を受け取り、トーンスケール関数の適用及びバランシングのために調整されるＲＬＳＥデジタル画像を生成する。シーンバランスモジュール３２０はＲＬＳＥデジタル画像を受け取り、ソースデジタルを結果として得る明るさ及び色バランス調整を実行する。トーンスケールモジュール３３０はソースデジタル画像を受け取り、ソースデジタル画像からトーンスケール関数を生成し、そしてエンハンスされたデジタル画像をもたらすソースデジタル画像にトーンスケール関数を適用する。ＲＬＳＥ変換モジュール３１０とシーンバランスモジュール３２０がモジュールの画像処理経路から削除される場合、トーンスケールモジュール３３０はソースデジタル画像としてオリジナルデジタル画像１０１を、直接、受け取る。デジタルプリンタのような出力画像装置と共に用いられるとき、好ましい結果が得られるように生成されたレンダードデジタル画像１０３の画素値が調整されるように、レンダリングモジュール３４０はエンハンスされたデジタル画像を処理する。レンダリングモジュール３４０により実行される処理の一部として、出力画像装置に必要とされる入力対出力マッピングを達成するためにエンハンスされたデジタル画像の画素データに、レンダリング関数Ｒ（ｘ）を適用する。図２に示す処理モジュールの構成を、現実に、単色又はカラーのどちらかのデジタル画像を処理するために用いる。即ち、オリジナルデジタル画像１０１は画素の１つ又はそれ以上のデジタル画像チャンネルを含み、各々のデジタル画像チャンネルは、赤、緑及び青表示又は輝度−クロミナンス表示を含むオリジナルデジタル画像１０１のような異なる色又は画素に関連する。

得られたトーンスケール関数は、相対的対数シーン露出（ＲＬＳＥ）表示されたデジタル画像を用いて最もよく機能するようにデザインされる。即ち、オリジナルデジタル画像１０１の画素は、オリジナルデジタル画像１０１が導かれる光のオリジナルシーン強度にと対数関係にある。例えば、図１に示す画像捕捉装置１０ａは、写真のネガティブ又はポジティブフィルムの透明なサンプルにより投影された透過光の量と線形又は対数関係にあるデジタル画像を生成する写真フィルムスキャナを表すことが可能である。得られたオリジナルデジタル画像の画素値が受け取られた光（即ち、画素は密度表示されている）と対数関係にある場合、オリジナルデジタル画像１０１は相対的対数シーン露出表示されているとみなされる。オリジナルデジタル画像１０１の画素が受け取られた光と線形関係にある場合、写真フィルムサンプルにより投下された光量がオリジナルの写真化シーンから受け取られた光量に線形に比例するとされる妥当な近似の範囲内で、オリジナルデジタル画像１０１は線形露出表示シーンであるとみなされる。線形露出表示デジタル画像は、図２に示すＲＬＳＥモジュール３１０を用いて、関数又はルックアップテーブル（ＬＵＴ：Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）として実施される線形対対数変換による相対的対数シーン露出表示に変換されることが可能である。

デジタルカメラを用いて生成されたデジタル画像の最も一般的な表示はレンダリングされた表示である、即ち、デジタル画像は電子表示装置において自然に見える画像が生成されるように処理される。デジタルカメラを用いて生成される殆どのデジタル画像に対して、対象とされる出力画像装置はときどきガンマ範囲表示と呼ばれるＣＲＴモニタ表示装置が用いられる。レンダリングされたデジタル画像は又、ＬＵＴ変換を用いて、相対的対数シーン露出表示に変換されることが可能である。デジタルカメラを用いて生成されたデジタル画像に対しては、変換においては、デジタルカメラがオリジナルデジタル画像１０１を生成するために用いたレンダリングトーンスケール関数に関連する逆レンダリングトーンスケール関数に続いて、対象となる電子表示装置に関連するパワーロー（ｐｏｗｅｒ ｌａｗ）関数の逆関数を含む。又、同一出願人による米国特許第６，２８２，３１１号明細書においてＭｃＣａｒｔｈｙ等が開示した方法を、レンダリングされたデジタル画像からＲＬＳＥ表示を生成するために用いることが可能である。

最もよい結果は相対的対数シーン露出表示により表されるデジタル画像を用いて得られる一方、上述した線形及びガンマ範囲表示のような他の表示で表されるデジタル画像のアピアランスをエンハンスするために、本発明を用いることが可能である。特に、ＣＩＥＬＡＢ（ＣＩＥと略されるＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎにより定義された色空間の１つ）のような視覚領域にあるデジタル画像を処理するために用いられることが可能である。

シーンバランスモジュール３２０は、ＲＬＳＥ変換モジュール３１０からＲＬＳＥデジタル画像を受け取り、明るさ及び色バランス調整を実施する。得られる処理デジタル画像は、トーンスケールモジュールへの入力デジタル画像であるため、ソースデジタル画像１０２と呼ばれる。画素データに関する明るさ調整は、オリジナルデジタル画像１０１における露出の変化性の原因となる。入力画素データの明るさ整又は輝度バランス調整を行う任意のアルゴリズムと共に、本発明を用いることが可能である。特に、明るさバランスの手法は、ＲＬＳＥデジタル画像からの１つ又はそれ以上の予測される特徴の演算を含む。これらの予測される特徴は、理論的な１８％のグレーのシーンリフレクタに相当する画素値の評価に関連する単一輝度バランス値に、予測される特徴の線形式を用いて、結合される。そのような予測される特徴は数多くある一方、本発明は、最も重要な予測される特徴として空間的アクティビティ手段を用いる。ＲＬＳＥ輝度−クロミナンスデジタル画像は、ＲＬＳＥデジタル画像から得られる。続いて、空間アクティビティフィルタが、ＲＬＳＥ輝度−クロミナンスデジタル画像の輝度画素データに適用される。空間アクティビティフィルタは、３ｘ３画素領域内の隣接画素値の最小差を演算し、画素にその最小差を割り当てる。所定の閾値を越える最小差の値をもつ画素は、第１の予測される特徴を得るために平均化される。第２の予測される特徴は、４つのストリップにＲＬＳＥ輝度−クロミナンスデジタル画像の輝度画素を分割することにより演算され、４つのストリップの各々から最大画素値の平均を演算する。有用であると認められる他の予測される特徴は、平均画素値と９０％の累積ヒストグラム画素値である。

ＲＬＳＥデジタル画像の輝度バランス値が演算された後、ＲＬＳＥデジタル画像の色かぶりが演算され、全体的な色かぶりを取り除くために用いられる。色かぶりの本質的な原因はソース照明の色の変化であり、第２にはオリジナルデジタル画像を記録したイメージセンサの色忠実性である。色バランスの位置は、理論的な色中性シーンリフレクタのクロミナンス座標を表すＲＬＳＥデジタル画像のために演算される。カラーバランス位置は、ＲＬＳＥ輝度−クロミナンスデジタル画像のクロミナンス画素データに適用された２次元ガウス重み付け表面を用いて演算される。クロミナンス画素データは重み付けされない方法で平均化されることが可能であるが、よりよい結果は２次元ガウス重み付け表面を用いることにより得られる。これは、主として、演算からの著しくカラフルなシーンの対象物のデエンファシス（ｄｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）による。バランスルックアップテーブルは、トーンスケールモジュール３３０に対してソースデジタル画像を生成するためにＲＬＳＥデジタル画像に適用される。バランスルックアップテーブルを適用した結果、予測されたバランス値に等しい値であるＲＬＳＥデジタル画像における画素値は、システムにより定義された参照グレーポイントに等しい値に変換される。同様に、色バランス位置に対応する対応クロミナンス値をもつ画素は色中性位置に変換される。

上述の明るさバランス手法の操作を、以下に詳細に説明するトーンスケール関数の構成を組み合わせることが又可能であることに留意する必要がある。明るさバランス操作は、トーンスケール関数の構成において用いられる参照グレーポイントを調整することに等価である。明るさバランス操作がトーンスケール関数の構成と組み合わされる場合、処理されているデジタル画像の画素は参照グレーポイントを演算するために用いられるため、参照グレーポイントは画像に依存する。

レンダリングモジュール３４０は、トーンスケールモジュール３３０からエンハンスされたデジタル画像を受け入れ、出力画像装置における表示のために画素データを調整する。レンダリングモジュール３４０は色変換、トーンのレンダリング変換及び出力コード化変換を行う。画素データは、異なるオリジナルシーンカラーを表す画素データが出力画像装置に関する色のスペクトルの特性に対して適切になるように、変換される必要がある。これは複数段階を有する手法において達成される。初めに、エンハンスされたデジタル画像のＲＬＳＥ表示画素データは線形表示に変換される。次いで、カラーマトリクス変換がその線形変換画素データに適用される。カラーマトリクスは、３ｘ３の要素マトリクスとすることが可能であり、マトリクスの要素は画像化されたカラーパッチターゲットの集合を分析すること及び対象としての出力画像装置を用いて結果的に得られる色を測定することにより決定される。

他のタスクは、レンダリング関数Ｒ（ｘ）を適用することにより、レンダード表示に線形又は想定的対数シーン露出表示から画素データを変換することを含む。一般に、エンハンスされたデジタル画像のダイナミックレンジは、ＣＲＴモニタ又は感光紙のような代表的な出力画像装置に表示することが可能である場合よりかなり広い。それ故、エンハンスされたデジタル画像の画素データが出力画像装置により直接受け取られる場合、画素データの多くは、空間の細部の実質的な損失を伴う画像の極端に明るい部分と暗い部分においてクリップ（ｃｌｉｐ）される。非処理画素データが、表示されたときに、画素値が出力画像装置の限界に近づくにつれて、空間細部が暫時損失する結果をもたらすように、レンダリング関数は画素データの見事なロールオフ（ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）を実行する。

同一出願人による米国特許第５，３００，３８１号明細書において、Ｂｕｈｒ等により開示された方法を用いて得られたレンダリング関数のようなレンダリング関数についての多くの異なる数学的方法と共に、本発明を用いることが可能である。一般に、最適な結果は、Ｓ字の形をもつレンダリング関数、即ち、極端な入力画素値に対してゼロ又はゼロに近い傾きをもち且つ中程度のトーン入力値に対して得られる傾きの最大値をもつレンダリング関数を用いて、得られる。一部のレンダリング関数は、入力画素値の最も暗い領域に対して比較的大きい傾きをもつことが可能であるが、殆ど全てのレンダリング関数は最も明るい領域の画素値に対して特徴的である０又は０に近い傾きをもつ。レンダリング関数は、ある程度までは、アナログの画像形成の応用において用いられる感光紙の光応答性に真似ることができる。

処理されるデジタル画像に依存するレンダリング関数を用いることは可能であるが、本発明の好適な実施形態は、デジタル画像に依存しないＳ字形のレンダリング関数を用いる。処理されるデジタル画像への画像に依存しない修正が、レンダリング関数の適用の前に、トーンスケールモジュール３３０により実施される。それ故、トーンスケールモジュール３３０は画像コンテンツへのシーンに依存する変化を担っており、レンダリングモジュール３４０は画像出力装置に対する最終処理画像の調整を担っている。

図３ａは、本発明に従った適切なレンダリング関数Ｒ（ｘ）（参照符号５９０で示される曲線）のグラフを示している。ポイント５９１は、参照グレーポイントに等しい入力画素値に対応する。ポイント５９２は、オリジナルデジタル画像１０１における明るい領域に対応する最も明るい画素に対するレンダリング関数の応答を示している。ポイント５９３は、オリジナルデジタル画像１０１における暗い領域に対応するシャドー画素値に対するレンダリング関数の応答を示している。ポイント５９５は、出力画像装置の最も明るい再生出力値に対応するレンダリング関数の応答を示している。同様に、ポイント５９６は、出力画像装置の最も暗い再生出力値に対応するレンダリング関数の応答を示している。ポイント５９７は、参照グレーポイント５９１に必ずしも一致しない最大値を瞬間の傾きがもつレンダリング関数におけるポイントを示している。傾きの最大値をもつポイントは又、Ｓ字形関数の変曲点、即ち、レンダリング関数Ｒ（ｘ）の対応する傾き関数における局所的最大又は最小である。図３ａに示すレンダリング関数の例は、処理されているデジタル画像に対する１２ビットの画素値表示を用いるデジタル画像形成システムのために適切である。多くの出力表示装置が８ビットの画素値表示を用いるデジタル画像を受け入れている。図３ａに示すレンダリング関数の例は、２５５から０までの範囲の出力レンダリング画素値に対して、０から４０９５までの範囲の１２ビットの入力画素値をマッピングしている。

図３ａに示すレンダリング関数の例は、デジタル写真プリントを得るデジタルプリンタと共に使用することに対して代表的なものである。示された出力画素値のスケールは、感光紙の密度に関連することが可能であり、例えば、デジタルプリンタは、各々の画素符号値がプリントにおいて得られる光学濃度の１００倍に等しくなるように、較正されることが可能である。しかしながら、本発明は又、電子表示装置と共に用いられることが可能である。電子表示装置と共に用いるための代表的なレンダリング関数は図３ｂに示され、曲線５９８により表されている。図３ｂに示すレンダリング関数Ｒ（ｘ）により、より大きい数の入力画素値に対してはより大きい数の出力レンダリング画素値が得られることに留意されたい。代表的なコンピュータモニタ装置に対して、出力画素値は０（黒で表される）から２５５（白で表される）の範囲内にある。図３ｂに示すレンダリング関数の例は、２５５から０までの範囲の出力レンダリング画素値に対して、０から４０９５までの範囲の１２ビットの入力画素値をマッピングしている。

レンダリングモジュール３４０により実行される最終操作は、出力画像装置と共に用いるための出力画素値の符号化である。殆どの出力画像装置は、既知の暗黙の関係をもつ画素データを受け入れるために較正される。例えば、一部のデジタル画像プリンタは、画素データに関連する視覚的明るさを受け入れるために較正され、他の装置は画素データに関連する光学濃度のために較正される。符号化操作は、特定の装置のために画素データを調整する強度変換を実行する。

レンダリングモジュール３４０は又、非特定出力画像装置のためにエンハンスされたデジタル画像の画像画素データを調整する操作を実行することが可能である。例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｍａｇｅ ＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍのＰｒｏｆｉｌｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｓｐａｃｅにより定義されるようなＣＩＥＸＹＺ座標に画素データを変換することが可能である。

図２を参照するに、画像処理モジュールの連鎖が、トーンスケールモジュール３３０を含む場合又は含まない場合にうまく機能するようにデザインされている。シーンバランスモジュール３２０は、露出及び照明システムの変化性に適応する。レンダリングモジュール３４０は出力画像装置に映し出すために画像データを調整する。トーンスケールモジュール３３０を伴わない図２に示すようなデジタル画像プロセッサ２０が受け入れられる写真の結果を得ることを、当業者は評価することであろう。即ち、システムのコントラスト、明るさ及び色再現性が大部分の典型的なデジタル画像に対して最適な写真の結果が設定される。トーンスケールモジュール３３０を備えることにより、被処理デジタル画像のアピアランスがエンハンスされ、それ故、ダイナミックレンジに関して基準から外れるデジタル画像が全体的にエンハンスされ且つシステムのための基準内にあるデジタル画像がトーンスケールモジュール３３０により変化されることがない。本発明の代表的な実施形態に従って、オリジナルのデジタル画像１０１のダイナミックレンジ（画像の極端なポイントに基づくオリジナルのシーン強度に対応する比）は約６４対１である。ダイナミックレンジが約６４対１である、被処理オリジナルデジタル画像に対応する被エンハンスデジタル画像はトーンスケールモジュール３３０によって殆ど影響を受けない。それとは対照的に、ダイナミックレンジが６４対１より大きい及び６４対１より小さい、被処理オリジナルデジタル画像１０１に対応する被エンハンスデジタル画像はトーンスケールモジュール３３０により著しくエンハンスされる、即ちより細部に及び且つより高色飽和度を備えるようにレンダリングされることが可能である。特に、低コントラストのオリジナルデジタル画像においては、一般に、コントラスト利得が得られ、他方、高コントラストのオリジナルデジタル画像においては、一般に、より空間細部に及び且つより飽和度の高い色をもたらすコントラストは削減する。

図２に示したトーンスケールモジュール３３０について、図４により詳細に示す。ソースデジタル画像１０２は、分析デジタル画像２０１と呼ばれるソースデジタル画像１０２からより低い空間分解能デジタル画像を生成する分析画像ジェネレータ２５０により受け取られる。トーンスケール関数ジェネレータ２３０は分析デジタル画像２０１を受け取り、分析デジタル画像２０１のコンテンツを分析し、そしてトーンスケール関数２０３を得る。トーンスケール関数２０３は、ソースデジタル画像１０２における画素値の範囲に対して規定される信号評価関数である。トーンスケール関数アプリケータ２４０は、エンハンスされたデジタル画像１０４を生成するためにソースデジタル画像１０２にトーンスケール関数２０３を適用する。トーンスケール関数２０３の形は、エンハンスされたデジタル画像１０４に与えられるコントラスト及び明るさの変化を決定する。このような実施形態において、トーンスケール関数アプリケータ２４０は、ソースデジタル画像１０２の個々のカラーデジタル画像チャンネルにトーンスケール関数２０３を適用する。

図４に示すトーンスケールアプリケータ２４０は、図５に更に詳細に示している。トーンスケール関数分類器２４１はトーンスケール関数２０３を受信し、解析する。トーンスケール関数２０３は、トーンスケール関数が処理されたデジタル画像の画素値の数値範囲に関して有する効果に基づいて、２つ又はそれ以上のカテゴリの１つに分類される。本発明の好適な実施形態において、トーンスケール関数２０３は圧縮関数又は拡張関数として分類される。トーンスケール関数２０３は、画素値の出力値範囲が画素値の入力値範囲より小さい場合に、圧縮関数として分類される。それに対して、画素値の出力値範囲が画素値の入力値範囲より大きい場合に、トーンスケール関数２０３は拡張関数として分類される。トーンスケール関数分類器は又、入力デジタル画像４０１を受信する。トーンスケール関数２０３が圧縮関数として分類される場合、入力デジタル画像４０１及びトーンスケール関数２０３は圧縮関数アプリケータ２４２に導かれる。同様に、トーンスケール関数２０３が拡張関数として分類される場合、入力デジタル画像４０１及びトーンスケール関数２０３は拡張関数増幅器２４４に導かれる。
従って、図４に示すエンハンスされたデジタル画像１０４である出力デジタル画像４０９を生成するように入力デジタル画像を処理するために、圧縮関数アプリケータ２４２又は拡張関数アプリケータ２４４のどちらかを用いる。特に、トーンスケール関数２０３が圧縮性として分類されるとき、出力デジタル画像４０９を生成するために、圧縮関数アプリケータ２４２はトーンスケール関数２０３、入力デジタル画像４０１及び空間フィルタを用い、トーンスケール関数２０３が拡張性として分類されるとき、出力デジタル画像４０９を生成するために、拡張関数アプリケータ２４４は空間フィルタを用いることなくトーンスケール関数２０３及び入力デジタル画像４０１を用いる。

トーンスケール関数を生成する任意の方法と共に本発明を使用することが可能である一方、本発明の好適な実施形態は、２つのトーンスケールセグメントから構築されるトーンスケール関数を用いる。しかしながら、トーンスケール関数の構築方法に拘わらず、トーンスケール関数は圧縮性又は拡張性のどちらかに分類される。任意のトーンスケール関数の分類方法と共に本発明を用いることができる。例えば、トーンスケール関数２０３の平均傾きを演算し、所定の閾値と比較することができる。平均傾きが所定の閾値より大きい場合、トーンスケール関数２０３は拡張関数として分類される。そうでない場合、トーンスケール関数２０３は圧縮関数として分類される。

本発明の好適な実施形態は、トーンスケール関数の分類を決定するための方法に基づくヒストグラムを使用する。入力デジタル画像４０１は、輝度画素情報、即ち オカレンス関数（ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の頻度のヒストグラム関数を演算することにより解析される。１．０及び９９．０固定百分率の輝度の累積画素値はヒストグラムから演算され、それぞれ、Ｐ_１及びＰ_９９と呼ぶこととする。トーンスケール関数２０３を用いて生成された対応する出力画素値は、それぞれ、Ｔ_１及びＴ_９９として記録される。トーンスケール関数２０３は、Ｔ_９９とＴ_１との間の差がＰ_９９とＰ_１との差に等しいかその差より小さい場合、圧縮関数として分類される。そうでない場合、トーンスケール関数２０３は拡張関数として分類される。又、トーンスケール関数２０３を分類するために、他の分類ルールを用いることができる。例えば、Ｐ_９９とＰ_１との差に対するＴ_９９とＴ_１との間の差の比が所定の閾値より大きい場合、トーンスケール関数は拡張関数として分類されることができる。

図５に示す圧縮関数アプリケータ２４２については、図６ａに更に詳細に示している。ＬＣＣ変換モジュール２１０は、赤−緑−青画像表示の形式で入力デジタル画像４０１を受信し、且つ輝度デジタル画像１０７とクロミナンスデジタル画像１０９を生成する。ペデスタルジェネレーションモジュール４１０は輝度デジタル画像１０７を受信し、ぺデスタルデジタル画像４０３を生成する。ペデスタルジェネレーションモジュール４１０は、輝度デジタル画像１０７に適用され、輝度デジタル画像１０７からテクスチャを取り除くがエッジ情報はそのままにする空間フィルタを用いる。本発明のコンテクストにおいて、テクスチャは微細な空間細部と空間シェーディング構造を含む画像コンテンツを参照する。フィルタの本来の特性から、ノイズが又、除去される。それ故、ぺデスタルデジタル画像４０３は、輝度デジタル画像１０７の大部分のエッジコンテンツを有する輝度デジタル画像１０７の著しくスムーズにされたバージョンである。ぺデスタルデジタル画像４０３は、テクスチャデジタル画像４０２をもたらす差モジュール４２０により輝度デジタル画像１０７から差し引かれる。輝度デジタル画像１０７の全ての情報は、ぺデスタルデジタル画像４０３又はテクスチャデジタル画像４０２の間に含まれることが認識されるであろう。トーンスケール修正器は、トーン調整デジタル画像４０７をもたらすぺデスタルデジタル画像４０３の画素にトーンスケール関数２０３を直接適用する。それ故、ぺデスタルデジタル画像４０３の色調特性は、輝度デジタル画像１０７のテクスチャコンテンツに影響を及ぼすことなくトーンスケール関数の適用によりエンハンスされる。加算モジュール４４０は、エンハンスされた輝度デジタル画像１１３を生成するために、トーン調整デジタル画像４０７をテクスチャデジタル画像４０２と結合させる。それ故、エンハンスされた輝度デジタル画像１１３は、輝度デジタル画像１０７のテクスチャ画像構造コンテンツを有する輝度デジタル画像１０７のトーンスケールのエンハンスされたバージョンである。ＲＧＢ変換モジュール２２０はエンハンスされた輝度デジタル画像１１３とクロミナンスデジタル画像１０９を受信し、出力デジタル画像４０９を生成する。

空間フィルタを用いることによるトーンスケール関数の適用は、トーンスケール関数が圧縮性であるとき、特に優位性がある。圧縮トーンスケール関数が入力デジタル画像に直接適用されるとき、色調特性はエンハンスされるが、テクスチャ画像構造は等級を下げられる。トーンスケール関数を適用する空間フィルタを用いることにより、テクスチャ画像構造を維持しながら、所望のトーンスケールエンハンスメントを達成することができる。改善された結果を得るために、種々の空間フィルタを用いることができる。本発明は、同一出願人による米国特許第６，３１７，５２１号明細書（特許文献２）でＧａｌｌａｇｈｅｒとＧｉｎｄｅｌｅが開示した空間フィルタであって、ぺデスタルデジタル画像４０３におけるエッジを維持するための制御信号又はマスキング信号の使用を採用している、空間フィルタを用いる。この方法においては、空間フィルタは、所定の低域通過空間周波数情報（ぺデスタルデジタル画像４０３）を含む第１信号と輝度デジタル画像チャンネルからの高域通過空間周波数情報（テクスチャデジタル画像４０２）を大部分含む第２信号から構成され、それ故、第１信号および第２信号が互いに加算されるとき、結果として得られる信号は輝度デジタル画像チャンネルに等しくなる。このような信号の分離は、輝度情報の低域通過周波数バージョン内のエッジを検出することに基づく空間フィルタリングを修正する非線形演算を用いて得られる。次いで、トーンスケール関数２０３は、修正された第１信号を生成するために第１信号に適用される。次いで、修正された第１信号は、修正された輝度デジタル画像チャンネルを生成するために第２信号と結合される。

本発明は又、同一出願人による米国特許第６，２８５，７９８号明細書（特許文献３）でＬｅｅが開示した方法と同様な方法を用いることができる。用いることができる他の空間フィルタは、二次元ガウスフィルタのような、簡単な低域通過フィルタである。しかしながら、低域通過フィルタを用いる場合、ガウス標準偏差パラメータの寸法は、例えば処理されているデジタル画像の寸法の４分の１のように、非常に大きくなる筈である。

圧縮関数アプリケータ２４２への入力デジタル画像４０１の入力は、赤−緑−青画像表示において、直接、空間フィルタリング技術を用いて処理されることができる。この実施形態において、入力デジタル画像４０１の赤、緑及び青のカラーデジタル画像チャンネルは、各々のデジタル画像チャンネルについて第１及び第２信号を生成するために、上述の空間フィルタを個別に用いて、空間的にフィルタリングされる。各々のデジタル画像信号についての第１及び第２信号は、共に加算されるとき、非フィルタリングデジタル画像チャンネルに等しい信号を結果として生じる。次いで、トーンスケール関数２０３は、修正された第１信号を生成するために、各々のデジタル画像チャンネルに対応する第１信号に適用される。次いで、各々のデジタル画像チャンネルからの修正された第１信号は、各々の色の修正されたデジタル画像チャンネルを生成するために、対応する第２信号と結合され、このとき、修正されたデジタル画像チャンネルはエンハンスされたデジタル画像１０４を成す。

圧縮関数として分類されたトーンスケール関数については、エンハンスされたデジタル画像１０４のクロミナンス特性（輝度特性はさておいて、色特性）はソースデジタル画像１０２と本質的に同じであることに留意することは重要である。これは、赤−緑−青が像表示にトーンスケール関数を適用する方法と輝度−クロミナンス画像表示を適用する方法の両方について、あてはまる。一般に、デジタル画像の輝度特性をエンハンスするためにトーンスケール関数２０３が適用される。それ故、適用された圧縮ソーンスケール関数の性質に関連する方法で処理されたデジタル画像のクロミナンス特性を修正する必要はない。これは、エンハンスされたデジタル画像１０４への更なる色のエンハンスメントは必要又は有利ではないことを意味すると解釈されるべきではない。しかしながら、適用された圧縮トーンスケール関数を補償するために、クロミナンス特性の処理を更に必要とはしない。

図５に示した拡張関数アプリケータ２４４については、図６ｂに更に詳細に示している。ＬＣＣ変換モジュール２１０は、赤−緑−青が像表示の形式で入力デジタル画像１０７を受信し、デジタル画像チャンネルを含む輝度デジタル画像１０７と２つのクロミナンスデジタル画像チャンネルを含むクロミナンスデジタル画像１０９を生成する。トーンスケール修正器４３０は、トーンスケール関数２０３を輝度デジタル画像１０７の画素に直接適用し、エンハンスされた輝度デジタル画像１１３を結果として得る。従って、輝度デジタル画像１０７の色調特性は、輝度デジタル画像１０７のテクスチャコンテンツを増幅している間に、トーンスケール関数２０３の適用によりエンハンスされる。クロミナンス修正器４３２はトーンスケール関数２０３、輝度デジタル画像１０７及びクロミナンスデジタル画像１０９を受信し、トーンスケール関数２０３に従ってクロミナンス画素値を増幅する。特に、クロミナンス修正器４３２は、先ず、受信されたトーンスケール関数２０３について傾き関数ｓ（）を演算する。次に、式（１）で与えられる各々の輝度画素値（λ）について、クロミナンス増幅係数が演算される。

α（λ）＝μ（ｓ（λ）−１．０）＋１．０ （１）
ここで、パラメータμはクロミナンス増幅の程度を調整する。例えば、パラメータμが１．０に設定される場合、クロミナンス画素値は輝度画素値と同じ程度に増幅される。即ち、輝度コントラストは色コントラストと同じパーセントで増加される。パラメータμが０に設定される場合、クロミナンス画素値は同じ値のままを保ち、何ら色コントラスト増幅を生じることはない。実験により、パラメータμについての好適な値は０．５に決定された。パラメータμを０．５に設定することにより、低コントラストの画像は、色を過剰に増幅することなく、拡張トーンスケール関数によりエンハンスされることができる。これは、顔を含む低コントラストの画像をエンハンスすることに対して、特に有用である。

高いクロミナンス増幅の度合いを必要とするデジタル画像形成の応用（上記式（１）においてパラメータμ＝１を用いることに等価）について、代替の拡張関数アプリケータの実施形態を用いることが可能である。このような代替の実施形態については、図６に示されたＬＣＣ変換モジュール２１０とＲＧＢ変換モジュール２２０を省略することができる。トーンスケール修正器４３０は赤−緑−青画像表示において入力デジタル画像４０１を直セル受信し、出力デジタル画像４０９を生成する。拡張関数アプリケータ２４４のこの代替の実施形態については、演算のために対応する傾き関数を必要としない。入力デジタル画像４０１がＬＣＣ表示において受信される場合、拡張関数アプリケータ２４４は、先ず、入力デジタル画像４０１をＲＧＢ表示に変換し、次いで、トーンスケール関数２０３を入力デジタル画像４０１のＲＧＢ表示の各々のデジタル画像チャンネルに直接適用する。入力デジタル画像４０１が赤−緑−青表示において受信される場合、拡張関数アプリケータ２４４は入力デジタル画像４０１の各々のデジタル画像チャンネルにトーンスケール関数２０３を直接適用し、圧縮関数アプリケータ２４２は、上述のような画像処理段階を実行する。

更に他の代替の実施形態においては、赤−緑−青表示のようなマルチカラー画像表示において入力デジタル画像が受信され、圧縮関数アプリケータ２４２及び拡張関数アプリケータ２４４の両方は赤−緑−青画像の画素データに関して動作する。この代替の実施形態において、拡張関数アプリケータ２４４はマルチカラー表示入力デジタル画像４０１の個々のデジタル画像チャンネルにトーンスケール関数２０３を適用する。しかしながら、圧縮関数アプリケータ２４２は、各々のデジタル画像チャンネルを２つの信号に分離するために、上述の空間フィルタリング方法を用いる。即ち、第１信号は殆どの低い空間周波数の情報を含み、第２信号は殆どの高い空間周波数の情報を含む。出力デジタル画像４０９は、修正された第１信号を第２信号と結合させることにより生成され、その結果、修正されたマルチカラー表示デジタル画像が得られる。空間フィルタを用いてマルチカラー表示デジタル画像にトーンスケール関数２０３を適用するプロセスは、適用されたトーンスケール関数が圧縮関数であるとき、色コントラストと空間的細部の両方を維持する。空間フィルタを用いることなく、マルチカラー表示デジタル画像の各々のチャンネルにトーンスケール関数を適用するプロセスは、適用されたトーンスケール関数に拡張関数であるとき、色コントラストと空間的細部の両方を増幅する。

このように、拡張性であるとして分類されたトーンスケール関数については、結果としてエンハンスされたデジタル画像１０４のクロミナンス特性（又は色コントラストという）はソースデジタル画像１０２に比例して増幅されることが認識されるであろう。これは、ここで述べる本発明の全ての実施形態に当てはまる。例えば、本発明の好適な実施形態においては、トーンスケール関数２０３を輝度デジタル画像に適用し、トーンスケール関数が拡張関数として分類されるとき、クロミナンスデジタル画像チャンネルを直接増幅する。代替の実施形態においては、トーンスケール関数が拡張関数として分類されるとき、トーンスケール関数２０３を赤−緑−青が像表示デジタル画像に直接適用する。後者の場合、クロミナンス特性は、トーンスケール関数２０３の拡張性により増幅される。

処理されるべきデジタル画像のデジタル画像チャンネル数は、適用されるトーンスケール関数の分類に基づいて変化することが可能であることも又認識されるであろう。例えば、トーンスケール関数が圧縮関数として分類されたとき、トーンスケール関数を輝度デジタル画像チャンネルのみに適用することができる。しかしながら、トーンスケース関数２０３が拡張関数として分類された場合、トーンスケール関数２０３をマルチカラー表示デジタル画像の複数のデジタル画像チャンネルに適用することができる。それとは対照的に、上述のように、トーンスケール関数２０３が圧縮関数として分類され、輝度デジタル画像チャンネルトーンスケール関数のみが拡張関数として分類されたとき、空間フィルタを用いて、マルチカラー表示デジタル画像の複数のデジタル画像チャンネルにトーンスケール関数２０３を適用することができる。

図６ａ及び図６ｂに示すＬＣＣモジュール２１０は、ソースデジタル画像１０２の赤、緑および青の画素値を輝度及びクロミナンス画素値に変換するために３ｘ３素子マトリクス変換を用いる。Ｒ_ｉｊ、Ｇ_ｉｊ及びＢ_ｉｊをｉ番目の列及びｊ番目の行に位置する赤、緑及び青のデジタル画像チャンネルに対応する画素値として参照されたい。Ｌ_ｉｊ、ＧＭ_ｉｊ及びＩＬＬ_ｉｊを、それぞれ、ＬＣＣ変換デジタル画像の変換された輝度画素値、第１クロミナンス画素値及び第２クロミナンス画素値として参照されたい。マトリクス変換の３ｘ３素子は次式（２）により表される。

Ｌ_ｉｊ＝０．３３３Ｒ_ｉｊ＋０．３３３Ｇ_ｉｊ＋０．３３３Ｂ_ｉｊ （２）
ＧＭ_ｉｊ＝−０．２５Ｒ_ｉｊ＋０．５０Ｇ_ｉｊ−０．２５Ｂ_ｉｊ
ＩＬＬ_ｉｊ＝−０．５０Ｒ_ｉｊ＋０．５０Ｂ_ｉｊ
図６ａ及び図６ｂに示すＲＧＢ変換モジュール２２０は、ＬＣＣ変換モジュール２１０に逆マトリクス操作を行うことにより輝度及びクロミナンス画素値を赤、緑及び青の画素値に変換するために、３ｘ３マトリクス変換を用いる。ＲＧＢ変換モジュールのマトリクス要素は次式（３）により与えられ、（１）により与えられるマトリクスの逆マトリクスを表す。

Ｒ_ｉｊ＝Ｌ_ｉｊ−０．６６６ＧＭ_ｉｊ−ＩＬＬ_ｉｊ （３）
Ｇ_ｉｊ＝Ｌ_ｉｊ＋１．３３３ＧＭ_ｉｊ
Ｂ_ｉｊ＝Ｌ_ｉｊ−０．６６６ＧＭ_ｉｊ−ＩＬＬ_ｉｊ
図４に示すトーンスケール関数ジェネレータ２３０については、ここで詳細に説明する。トーンスケール関数ジェネレータ２３０は、トーンスケール関数２０３が解析デジタル画像２０１の画素を用いて演算されるときの自動モード、又はトーンスケール関数２０３がユーザのグラフィカルインタフェースにより与えられるユーザ入力セクション２３１を用いて演算される場合のマニュアルモードのどちらかにおいて用いられることができる。

トーンスケール関数２０３は、ソースデジタル画像１０２における画素値の範囲を規定する、単一評価関数、即ち各々の入力画素値のための１つの出力画素値である。トーンスケール関数２０３の形は、形が処理されるデジタル画像における効果を決定するため、特徴である。トーンスケール関数２０３は２つの関数セグメントから構築され、２つの関数セグメントは１つの入力画素値のみを共通のものとして共有する。１８％のシーンリフレクタに対応する参照グレーポイント画素値を、２つのトーンスケールセグメントに関数ドメインを分割する共通の入力画素値として定義する。明るい画像範囲に関連する関数セグメント、即ちオリジナル写真撮影シーンの明るい範囲に対応する画像範囲は、ハイライトトーンスケールセグメントと呼ばれる。暗い画像範囲に関連する関数セグメントはシャドートーンスケールセグメントと呼ばれる。トーンスケール関数２０３は、コンピュータソフトウェア及び／又はハードウェアの実施が可能である限りは、連続関数であることに留意する必要がある。又、トーンスケール関数２０３は連続する第１導関数をもつことが可能であることに留意する必要がある。

トーンスケール関数２０３の構築の重要な特徴は２つの異なるトーンスケールセグメントについて異なる数学的関数を用いることである。各々のトーンスケールセグメントについて異なる数学的関数を用いることにより、トーンスケール関数２０３は、処理されるべきデジタル画像についての非常に大きいカスタマイゼーションの度合いを可能にする各々のトーンスケールセグメントにおいて独立して制御されることが可能となる。

デジタル画像化システムにおいて用いられるデジタル画像の画素極性は、システム設計者によって任意に決定されるものである。例えば、正の画素極性のデジタル画像は、大きい数値は受け取られる光がより多いことに関連する画素を有する。それに対して、負の画素極性のデジタル画像は、大きい数値は受け取られる光がより少ないことに関連する画素を有する。何れかの画素極性をもつデジタル画像と共に本発明を用いることが可能である。しかしながら、明確化のために、以下の説明は正の画素極性変換を仮定することにする。当業者は、増加関数の傾き又は減少関数の傾きに対してなされる参照は正の画素極性のデジタル画像に関するものであることを理解するであろう。関数の傾きの特性についての説明は、負の画素極性のデジタル画像を用いるシステムに対しては反転される必要がある。これは、増加関数又は減少関数は数字が増加する横軸座標に関して定義されるため、解釈する上で重要な特徴である。例えば、以下で与えられるハイライト成分関数及びシャドー成分関数の構築についての説明において、一部のシャドー成分関数は単調に増加する傾きの性質をもつとして説明され、一部のハイライト成分関数は単調に減少する傾きの性質をもつとして説明される。この説明は正の画素極性の変換に関するものである。負の画素極性の変換に対しては、等価のシャドー成分関数は単調に減少する傾きの性質として説明され、等価のハイライト成分関数は単調に増加する傾きの性質として説明される。同様に、正の画素極性の変換に対しては、トーンスケール関数は、常に０より大きいか又は等しい傾き関数を有する。それとは対照的に、即ち負の画素極性変換においては、トーンスケール関数は、常に０より小さいか又は等しい傾き関数を有する。

ハイライトトーンスケールセグメントは１つ又はそれ以上の成分関数から構成され、それらの幾つかは次の制限を満足する。
１）成分関数は、参照グレーポイントに等しいか又はそれより大きい全ての入力画素値のために単調な減少傾き関数をもつ。
２）成分関数は、参照グレーポイントに等しいか又はそれより大きく且つデジタル画像において表される最大の入力画素値に等しいか又はそれより小さい全ての入力画素値のために単調な増加傾き関数をもつ。
関数がその第１導関数の逆関数である場合、その関数は所定の範囲に亘り単調である（デジタルの実施に対して、傾き関数は第１導関数の妥当な近似とみなされる）。又、特定の画像において表されるものより大きい入力画素値についての関数特性は、何れの画素も影響を受けないため、学問的問題であることは留意する必要がある。上述の制限の両者は重要であり、少し説明を必要とする。

ハイライトトーンスケールセグメントは明るい画素、即ち受け取られる光が多い画素に関連する。一般に、広いダイナミックレンジのデジタル画像に対して、本発明を用いないで生成された対応するレンダードデジタル画像は、最も明るい画像範囲における空間細部がないか又は殆どない。これは、平均的なダイナミックレンジのデジタル画像を好ましくレンダリングするために必要とされる全体的に高いシステムコントラストの結果である。従って、広いダイナミックレンジのデジタル画像に対して、明るい画素に含まれる画像コンテンツの一部はレンダリングされないこととなり、それ故、空間細部の変調はレンダードデジタル画像１０３において保たれる。これは、結果として得られたレンダードデジタル画像１０３に暗いハイライトコンテンツをもつ処理されたデジタル画像をもたらす。そのような入力対出力マッピング操作を実行することが可能である関数は数多く存在する。しかしながら、単調増加関数はよりローバストにする、即ち、単調でない関数より画像アーチファクトを少なくするために、実験的に決定される。

多くの単調な関数は、大きい入力画素値対低い出力画素値のマッピングを達成することができる一方、全ての関数は、異なる平均画素値に対応する画像範囲に関するコントラストにおける幾つかの補償の形式を負わせる。特に、ハイライトトーンスケールセグメントを構築するために用いられる成分関数の瞬間傾き値（第１導関数）は、結果的に得られたレンダードデジタル画像１０３におけるコントラルト及び空間細部の変調の認識に重大な影響を及ぼすこととなる。従って、単調に減少する瞬間傾き値をもつ成分関数を用いて構築されたハイライトトーンスケールセグメントは、低い出力画素値に対してハイライト画素をマッピングすることにより明るい画像範囲に対する空間細部変調のレンダリングを改善することができる。ハイライトトーンスケールセグメントのドメイン内の大きい瞬間傾き値に対応する画像範囲は画像細部の変調を更に保つ傾向にある。このように、単調に減少する瞬間傾きの条件は、参照グレーポイントに値を近づける画素値に対応する画像コンテンツに利益をもたらす。一般に、主な対象物の範囲のような重要な画像コンテンツは参照グレーポイントに数字的に近づく傾向にある一方、背景の画像コンテンツは、画素値に関してより一様に表される傾向にある。

同様に、シャドートーンスケールセグメントは１つ又はそれ以上の成分関数から構築されることが可能であり、それらの関数の幾つかは次の制限を満足する。
１）成分関数は、参照グレーポイントに等しいか又はそれより小さい全ての入力画素値のために単調な増加傾き関数をもつ。
２）成分関数は、参照グレーポイントに等しいか又はそれより小さく且つデジタル画像において表される最小の入力画素値に等しいか又はそれより大きい全ての入力画素値のために単調な増加関数をもつ。
同様に、シャドートーンスケールセグメントを構築するために用いられる成分関数の単調な性質はよりローバストな画像品質結果に関係する。シャドートーンスケールセグメントを構築するために用いられる成分関数の単調な増加傾き関数の性質は、この条件が又参照グレーポイントの値に近い画素値に対応する画像コンテンツに利益をもたらすため、同様に重要である。広いダイナミックレンジの画像に対して、シャドートーンスケールセグメントを構築するために用いられる成分関数の単調な増加傾き関数の性質は、小さい入力画素値対大きい出力画素値のマッピング操作を達成する。これは、結果的に得られたレンダードデジタル画像１０３における明るいシャドーコントラストをもつ処理されたデジタル画像をもたらす。

上述の傾き関数の制限による当然の結果として、参照グレーポイントにおける大きい傾き関数の値をもつトーンスケール関数を生成する。従って、参照グレーポイント値の選択は、大きい傾き関数の値を画像におけるどの範囲が得るかをそれが決定するため、重要である。１８％のグレーシーンリフレクタに対応する参照グレーポイント値は、それが認識される明るさの略中間を表すために、選択される。他の参照グレーポイントの値の選択は又、すばらしい結果をもたらす。参照グレーポイントのための妥当な値は１０％のシーンリフレクタ値から２５％のシーンリフレクタ値までの範囲内にある。

図４及び図５に示すトーンスケール関数ジェネレータ２３０の第１の実施形態において、ハイライトトーンスケールセグメントか又はシャドートーンスケールセグメントのどちらかは指数関数に基づく単一成分関数を用いて構築される。ハイライトトーンスケールセグメントのために用いられる成分関数は次式（４）により与えられる。

ここで、ｘ_ｐは参照グレーポイントを表し、β_ｈ１及びα_ｈ１は、成分関数ｆ_ｈ１（ｘ）の形と傾きを決定する定数である。シャドートーンスケールセグメントのために用いられる成分関数は次式（５）により与えられる。

ここで、β_ｓ１及びα_ｓ１は、同様に、成分関数ｆ_ｓ１（ｘ）の形と傾きを決定する定数である。傾きの制限１．０が参照グレーポイントにおいて課される場合、定数β_ｈ１及びβ_ｓ１は、それぞれα_ｈ１及びα_ｓ１に等しい。この条件のための関数、
ｆ_ｈ１（ｘ）及びｆ_ｓ１（ｘ）は次の式（６）及び（７）により与えられ、

トーンスケール関数２０３Ｔ（ｘ）のための式は、次式（８）により与えられる。

Ｔ（ｘ）＝ｆ_ｈ１（ｘ），ｘ＞＝ｘ_ρ （８）
Ｔ（ｘ）＝ｆ_ｓ１（ｘ），ｘ＜ｘ_ρ
ハイライト成分関数は、次式（９）に与えられるように縦軸の値ｘ_ｗを結果として得る横軸の値ｘ_ｈ０により規定される特定の座標点を通るために制限される。

この制限は、対象物をマッピングするハイライトホワイトポイントを得る。ハイライト成分関数のためのホワイトポイント値ｘ_ｗは、約０．２である感光紙の濃度に対応するレンダリング関数Ｒ（ｘ）により好適にマッピングされる。定義された変数ｘ_ｗとｘ_ρを用いて、変数α_ｈ１の値が、反復数値解法による式（９）を用いて所定のｘ_ｈ０の値の解を得ることが可能である。同様に、シャドー成分関数は、次式（１０）に与えられるように、縦軸の値ｘ_ｂを結果として得る横軸の値ｘ_ｓ０により規定される特定の座標点を通るように制限される。

この制限により、シャドーブラックポイントをマッピングする対象物が得られる。シャドートーンスケール関数に対するブラックポイント値ｘ_ｗは、約２．０の黒色の感光紙濃度に一致するレンダリング関数Ｒ（ｘ）により好適にマッピングされる画素値に基づいて予め決定される。一般的に言って、前述のホワイトポイント値と暗いポイント値は、第１及び第２の所定の目標濃度又は符号値を表す。これらの目標濃度が感光紙の濃度測定に関連して説明され、当業者は、出力装置が感光紙（例えば、コンピュータモニタ）でない場合でさえも、同じ方法を用いることが可能であることを認識するであろう。変数ｘ_ｂ及びｘ_ρが定義されると、反復数値解法により式（１０）を用いて所定のｘ_ｓ０の値について、変数α_ｓ１の値を求めることが可能である。式（９）及び（１０）についての反復数値解法は、α_ｓ１の初期値を初めに推定し、式の各々の項を演算し、差としてのエラー項を演算し、エラーを調べ、α_ｓ１の推定値を調整し、そしてエラー項が許容される程度の小さい値になるまでこの方法を反復するプロセスを含む。この反復解法の結果は全ての可能なα_ｓ１値について演算され、ＬＵＴに記憶される。同じ演算及び方法がα_ｈ１値を決定するために用いられる。

変数ｘ_ｈ０及びｘ_ｓ０は、選択され次第、式（６）及び（７）について関数の形および傾き特性を決定する、式（９）及び（１０）における制御変数である。図７は、異なるｘ_ｈ０値と共に得られたハイライトトーンスケールセグメントを表す曲線群と、異なるｘ_ｓ０値と共に得られたシャドートーンスケールセグメントを表す曲線群とを示すグラフである。ポイント５００は参照グレーポイントｘ_ρを表す。曲線５０１は１つのハイライト成分関数から構築されたハイライトトーンスケールセグメントを表す。曲線５０２は１つのシャドー成分関数から構築されたシャドートーンスケールセグメントを表す。ライン５０３は一対一の入力対出力ラインを表す。図７に示す各々のハイライトトーンスケールセグメントについて、グラフ化されたハイライト成分関数は単調な減少瞬間傾き値をもつ。同様に、図７に示すおのおののシャドートーンスケールセグメントについて、グラフ化されたシャドー成分関数は単調な増加瞬間傾き値をもつ。変数ｘ_ｈ０及びｘ_ｓ０は独立して選択されることが可能である。このように、２つのトーンスケールセグメントの傾きは互いに独立して制御されることが可能である。

傾き関数（成分関数に対応する）が、参照グレーポイントにおいて評価されるとき、１．０に等しくなくてはならないという制限を用いて、式（６）及び（７）は導かれた。本発明の他の実施形態においては、加えられた傾きの制限と同様なやり方で、指数関数が用いられる。そのハイライト成分関数の傾きは選択値φ_ｈに等しい必要があり、且つシャドー成分関数は選択値φ_ｓに等しい必要がある。この実施形態のために、加えられた傾きの制限は、式（４）における変数β_ｈ１とα_ｈ１との関係、並びに式（１１）及び（１２）それぞれにより与えられる式（５）における変数β_ｓ１とα_ｓ１との関係をもたらす。

β_ｈ１＝φ_ｈα_ｈ１ （１１）
β_ｓ１＝φ_ｓα_ｓ１ （１２）
ハイライト成分関数及びシャドー成分関数についての式は、それぞれ（１３）及び（１４）により与えられる。

ハイライト成分関数及び陰の成分関数の傾き関数をあらわす第１導関数は次の式（１５）及び（１６）によりそれぞれ与えられる。

ｘ_ｈ０値がｘ_ｗ値より大きい場合、ハイライト成分関数は、出力画素値の小さい範囲に入力画素値の大きい範囲をマッピングし、従って、圧縮関数とみなされる。それとは対照的に、ｘ_ｈ０値がｘ_ｗ値より小さい場合、ハイライト成分関数は、出力画素値の大きい範囲に入力画素値の小さい範囲をマッピングし、従って、拡張関数とみなされる。同様に、ｘ_ｓ０値がｘ_ｂ値より小さい場合、シャドー成分関数は、出力画素値の小さい範囲に入力画素値の大きい範囲をマッピングし、従って、圧縮関数とみなされる。それとは対照的に、ｘ_ｓ０値がｘ_ｂ値より大きい場合、ハイライト成分関数は、出力画素値の大きい範囲に入力画素値の小さい範囲をマッピングし、従って、拡張関数とみなされる。従って、変数ｘ_ｈ０とｘ_ｗの値に基づいて、ハイライトトーンスケールセグメントは、圧縮、拡張又は中間として分類されることが可能である。ｘ_ｈ０値がｘ_ｗ値に等しいとき、ハイライトトーンスケールセグメントは、特異な条件に対してハイライトトーンスケールセグメントが同一のマッピング関数とみなされるため、中間に分類される。変数ｘ_ｓ０とｘ_ｂの値に基づいて、シャドートーンスケールセグメントは、圧縮、拡張又は中間として分類されることが可能である。ｘ_ｓ０値がｘ_ｂ値に等しいとき、シャドートーンスケールセグメントは、特異な条件に対してシャドートーンスケールセグメントが同一のマッピング関数とみなされるため、中間に分類される。

圧縮性ハイライト成分関数について、定数α_ｈ１は正である。φ_ｈの正の値に対いて式（１５）により与えられるハイライト成分関数の対応する傾き関数は、参照グレーポイントｘ_ρに等しいかそれより大きい全てのｘの値に対して、正の傾き関数値をもたらす。第２導関数についての式、即ちハイライト成分関数の傾き関数は次式（１７）により与えられる。

図８ａは、１．０に設定されたφ_ｈ変数、０．０に設定された参照グレーポイント及び１．０に設定されたα_ｈ１を用いて得られたハイライトトーンスケールセグメントの１例のグラフを示している。図８ａに示したグラフを調べること及び式（１７）から理解できるように、α_ｈ１及びφ_ｈの正の値は、０に等しいか又はそれより大きい値を仮定する単調な減少傾き関数を用いて圧縮性ハイライトトーンスケールセグメントをもたらす。曲線５１２は、ハイライトトーンスケールセグメントを構築するために用いられるそのようなハイライト成分関数を示し、曲線５１３は、それに対応する傾き関数を示している。参照グレーポイントはポイント５１１により示されている。

同様に、圧縮性のシャドー成分関数について、定数α_ｓ１は負である。φ_ｓの正の値に対いて式（１６）により与えられるシャドー成分関数の対応する傾き関数は、参照グレーポイントｘ_ρに等しいかそれより小さい全てのｘの値に対して、正の傾き値をもたらす。第２導関数についての式、即ちシャドー成分関数の傾き関数は次式（１８）により与えられる。

図８ｂは、１．０に設定されたφ_ｓ変数、０．０に設定された参照グレーポイント及び１．０に設定されたα_ｓ１を用いて得られたシャドートーンスケールセグメントの１例のグラフを示している。図８ｂに示したグラフを調べること及び式（１８）から理解できるように、α_ｓ１及びφ_ｓの正の値は、０に等しいか又はそれより大きい値を仮定する単調な増加傾き関数を用いて圧縮性のシャドートーンスケールセグメントをもたらす。曲線５１５は、シャドートーンスケールセグメントを構築するために用いられるそのようなシャドー成分関数を示し、曲線５１６は、それに対応する傾き関数を示している。参照グレーポイントはポイント５１４により示されている。

図８ｃに示すトーンスケール関数の１例は、ハイライトトーンスケールセグメント及びシャドートーンスケールセグメントから構築され、それらの各々は、上述のように、単一の成分関数から構築される。上述のように、同じ傾きの条件は、本発明により得られるトーンスケール関数について要求されたものではない。図８ｃに示すトーンスケール関数の１例において、ハイライトトーンスケールセグメント及びシャドートーンスケールセグメントの傾きは、参照グレーポイント５１９において評価されるとき、等しくない。曲線５１７はトーンスケール関数２０３を示し、曲線５１８は対応する傾き関数を示している。参照グレーポイントはポイント５１９により示されている。図８ｃに示す例のグラフから理解できるように、トーンスケール関数は、参照グレーポイントにおける傾き関数において不連続である。連続的な傾き関数をもつトーンスケール関数が、一般に、所望されている。しかしながら、自然の写真撮影されるシーンに関連するデジタル画像に適用するとき、トーンスケール関数の傾き関数における不連続性はしばしば問題にならないことが、実験により示されている。同一出願人による米国特許第６，２８５，７９８号明細書に説明されているような、他のトーンスケース関数を生成するための方法は、構築プロセスにおいて傾きの制限の連続性を課している。本発明の支援において実施される実験により、傾きの制限の連続性は一部のデジタル画像形成の適用に対しては不必要な制限であることが分かった。傾きの制限の連続性を課さないことにより、有用なトーンスケール関数についての大きい違いが生じ得る。特に、ソースデジタル画像に適用されるとき、ソースデジタル画像の画素に対応する方法で構築されたトーンスケール関数は、全体的なコントラルトのエンハンスメントのレベルを高めることが可能である。

本発明の他の実施形態においては、ハイライトトーンスケールセグメントを圧縮性ハイライト成分関数から構築する。圧縮性ハイライト成分関数に対して、ｘ_ｈ０はｘ_ｗより大きいことを思い出されたい。この実施形態のために、（６）により与えられた式は、参照グレーポイントにおける関数の傾きの条件に関連する線形関数と組み合わされる。そのハイライト成分関数のための式は次式（１９）により与えられる。

ここで、変数γ_ＨＣは、ｘ_ρからｘ_ｈ０までの間隔に亘る関数のための平均の傾きを表し、変数γ_ＨＣは次式（２０）により与えられる。

γ_ＨＣ＝（ｘ_ｗ−ｘ_ρ）／（ｘ_ｈ０−ｘ_ρ） （２０）
変数Φ_ＨＣはハイライト成分関数に対する線形関数の寄与を決定する。変数Φ_ＨＣは、ハイライト成分関数として式（１９）を用いるハイライトトーンスケールセグメントの傾きにおける変化に影響を及ぼすために選択されることが可能である。Φ_ＨＣが０．０に設定される場合、式（１９）は式（６）に戻る。Φ_ＨＣが１．０に設定される場合、式（１９）は次式（２１）により与えられる線形関数を仮定する。

ｆ_ｈ１＝γ_ＨＣ（ｘ−ｘ_ρ）＋ｘ_ρ （２１）
このように、変数Φ_ＨＣは、ハイライト成分関数が純粋な指数関数として振舞う度合いを選択するために用いられることが可能である制御パラメータである。同様に、シャドー成分関数のための式は次式（２２）により与えられる。

ここで、変数γ_ＳＣは、ｘ_ｓ０からｘ_ρまでの間隔に亘る関数のための平均の傾きを表し、変数γ_ＳＣは次式（２３）により与えられる。

γ_ＳＣ＝（ｘ_ｂ−ｘ_ρ）／（ｘ_ｓ０−ｘ_ρ） （２３）
変数Φ_ＳＣは、シャドー成分関数として式（２２）を用いるシャドートーンスケールセグメントの傾きを変化させるために選択されることが可能である。Φ_ＳＣが０．０に設定される場合、式（２２）は式（７）に戻る。Φ_ＳＣが１．０に設定される場合、式（２２）は次式（２４）により与えられる線形関数を仮定する。

ｆ_ｓ１＝γ_ＳＣ（ｘ−ｘ_ρ）＋ｘ_ρ （２４）
このように、変数Φ_ＳＣは、シャドー成分関数が純粋な指数関数として振舞う度合いを選択するために用いられることが可能である制御パラメータである。

変数Φ_ＨＣ及びΦ_ＳＣの変化は、被処理デジタル画像のアピアランスに重要な効果を与えることができる。変数Φ_ＨＣ及びΦ_ＳＣを０．０に設定することにより、一層従来のような写真の高コントラストなアピアランスをもつ被処理デジタル画像を得ることができる。それと対比して、変数Φ_ＨＣ及びΦ_ＳＣを１．０に設定することにより、人物撮影に対して更に適切である一層プロのような写真の低コントラストなアピアランスをもつ被処理デジタル画像を得ることができる。図９は、異なるｘ_ｈ０値を用いて式（１９）により得られたハイライトトーンスケールセグメントを表す曲線群と異なるｘ_ｓ０値を用いて式（２２）により得られたシャドートーンスケールセグメントを表す曲線群とを示すグラフである。ポイント５２１は参照レーポイントｘ_ρを示す。曲線５２２は１つのハイライト成分関数から構築されたハイライトトーンスケールセグメントを示す。曲線５２３は１つのシャドー成分関数から構築されたシャドートーンスケールセグメントを示す。ライン５２４は、同一のマッピングである一対一対応の入力画素値対出力画素値のラインを示している。トーンスケール関数２０３は、変数ｘ_ｈ０及びｘ_ｓ０を独立して選択することが可能であるため、何れかの図９に示されたハイライトトーンスケールセグメント、又は何れかのシャドートーンスケールセグメントから構築することが可能である。又、変数Φ_ＨＣ及びΦ_ＳＣを０．０に設定する場合、結果的に得られるトーンスケール関数は、一般に、参照グレーポイントにおいて連続的な傾き関数をもたないことに留意する必要がある。

ｘ_ｈｏがｘ_ｗより小さい場合に、式（４）、（６）又は（１３）を用いて構築されるハイライト成分関数は、単調な増加瞬間傾きをもつ関数をもたらす。そのような関数の１例を図１０ａにおける曲線５３０に示す。曲線５３０により示される関数は、入力画素値ｘ_ｈ０対出力画素値ｘ_ｗのマッピングを満足する一方、そのような関数に基づくトーンスケール関数は幾らか不自然な見え方の画像を生成し得る。これは、曲線５３０により示されるハイライト成分関数の傾きが、参照グレーポイントの近くの入力画素範囲に対して、単調に増加して、単調に減少しない傾きであるという事実に、主に起因するものである。しかしながら、ハイライト成分関数は、参照グレーポイント（ポイント５３３で示される）に等しいか又はそれより大きい入力画素値に対して次式（２５）により与えられるライン５３１で表されるラインに関して反射される、式（４）、（６）又は（１３）を用いて構築されることが可能である。

ｙ（ｘ）＝（ｘ_ｗ−ｘ_ρ）／（ｘ_ｈｏ−ｘ_ρ）（ｘ−ｘ_ρ）＋ｘ_ρ （２５）
反射プロセスにより得られる関数は、図１０ａにおける曲線５３２により示されるように、単調な減少瞬間傾きをもつ単調な増加関数である。拡張性ハイライト成分関数の形は以下の段階により演算される。第１の段階においては、定数α_ｈ１を決定するために制限ｘ_ｈ０＝ｘ_ｗを用いて、式（４）、（６）又は（１３）が解かれる。第２段階においては、第１の回転変換が座標（ｘ，ｆ（ｘ））に適用され、式（２６）に与えられるような変換座標（ｕ，ｖ）が得られる。

ｕ＝ｘｃｏｓ（θ）＋ｆ（ｘ）ｓｉｎ（θ） （２６）
ｖ＝−ｘｓｉｎ（θ）−ｆ（ｘ）ｃｏｓ（θ）
ここで、角度θは（２７）式により与えられる。

θ＝ｔａｎ^−１（（ｘ_ｗ−ｘ_ρ）／（ｘ_ｈ０−ｘ_ρ）） （２７）
第１回転変換は、式（２４）により表されるラインをｘ軸に変換するためにデザインされた。第３段階において、ｖ座標は、ｖ座標の負の値をとることにより新しいｘ軸に関して反射される。第４段階において、（２８）式により与えられるように、座標（ｕ′，ｖ′）のために座標（ｕ，−ｖ）に適用される逆回転変換を適用する。

ｕ′＝ｕｃｏｓ（θ）＋ｖｓｉｎ（θ） （２８）
ｖ′＝ｘｓｉｎ（θ）−ｖｃｏｓ（θ）
第４段階において、座標（ｕ′，ｖ′）はハイライト成分関数ｇ（ｕ）を定義し、画素値を評価する。

図１０ｂを参照するに、ｘｓｏ＞ｘｂである場合に、上述と同様な方法で、拡張性のシャドー成分関数を構築することが可能である。シャドー成分関数は、定数α_ｓ１を決定するために制限ｘ_ｓ０＝ｘ_ｂを用いて、参照グレーポイント（ポイント５３４で示される）に等しいか又はそれより小さい入力画素値のために式（２９）により与えられるライン５３５で表されるラインに関して反射される、式（４）、（６）又は（１３）を用いて構築されることが可能である。

ｙ（ｘ）＝（ｘ_ｂ−ｘ_ρ）／（ｘ_ｓ０−ｘ_ρ）（ｘ−ｘ_ρ）＋ｘ_ρ （２９）
図１０ｂにおいて参照符号５３６により示される曲線は、正の定数αｓｌのために式（５）、（７）又は（１４）を用いる関数を示している。反射処理の段階により得られる、対応する拡張性のシャドー成分関数は曲線５３７により示される。

上述の成分関数を用いて構築された拡張性のハイライトトーンスケールセグメント及び拡張性のシャドートーンスケールセグメントから構築されたトーンスケール関数のグラフの１例を図１０ｃに示す。それらハイライトトーンスケールセグメント及びシャドートーンスケールセグメントは両者共拡張性であるため、曲線５３９により示されるトーンスケース関数は、ｘ_ｓ０からｘ_ｈ０までの入力画素値の範囲に亘り拡張関数として分類される。式（２５）及び（２９）により与えられた結合された線形関数は、ポイント５３８により示される参照グレーポイントと共に、ライン５４０として示されている。曲線５１７として図８ｃに描かれているトーンスケール関数は、構築において用いられるハイライトトーンスケールセグメント及びシャドートーンスケールセグメントの両者が圧縮性成分関数であるため、ｘ_ｓ０からｘ_ｈ０までの入力画素値の範囲に亘り圧縮性である。参照グレーポイントはポイント５３８により示されている。

２つのトーンスケールセグメントは独立して制御可能であるため、拡張性のシャドー成分関数及び圧縮性のハイライト成分関数から、又は圧縮性のシャドー成分関数及び拡張性のハイライト成分関数からトーンスケール関数を構築することが可能である。その２つのセグメントが異なる形の分類に属すため、そのようなトーンスケール関数は、ここでは、折衷関数と呼ぶ。折衷関数の分類カテゴリに特異なトーンスケールアプリケータモジュールを有することが可能である一方、本発明は、折衷関数にトーンスケール関数２０３を適用するための圧縮関数アプリケータ２４２を用いる。それ故、折衷関数は圧縮関数として再分類される。ハイライトトーンスケールセグメント及びシャドートーンスケールセグメントから構築されるトーンスケール関数について、どちらか一方のトーンスケールセグメントが個別に圧縮性として分類された場合、本発明はそのトーンスケール関数２０３を圧縮性として分類する。そうでなければ、トーンスケール関数２０３は拡張性として分類される。他の分類ルールのセットを用いることが可能であることに留意する必要がある。例えば、折衷トーンスケール関数は拡張トーンスケール関数として分類されることができる。

本発明の好適な実施形態において、拡張性ハイライト成分関数ｆ_ｈ１（ｘ）は、次の式（３０）及び（３１）により与えられる制限に従属している式（４）を用いて、構築される。

ｆ_ｈ１（ｘ_ｈ０′）＝ｘ_ｗ （３０）
ｆ_ｈｌ′（ｘ_ｗ）＝１．０ （３１）
ここで、変数ｘ_ｈ０は式（３２）により与えられ、
ｆ_ｈ１（ｘ_ｈ０′）＝（１．０−η_Ｈ）（ｘ_ｗ−ｘ_ｈ０）＋ｘ_ｈ０ （３２）
変数η_Ｈは、その関数の形を選択するために用いることが可能である制御パラメータを表す。関数ｆ_ｈ１（ｘ）に加えられたこれら２つの制限と共に、ハイライト成分関数は、所定の出力値ｘ_ｗに対する所定の入力画素値ｘ_ｈ０′のマッピングの目的を達成する。ｘ_ρからｘ_ｈ０′までの間隔に亘る関数γ_ＨＣの平均の傾きは次式（３３）により与えられ、
γ_ＨＣ＝（ｘ_ｗ−ｘ_ρ）／（ｘ_ｈ０′−ｘ_ρ） （３３）
ｘ_ｗがｘ_ｈ０′より大きいため、式（３３）は１．０より大きい。上述の方法と同様な方法において、式（４）において用いられる変数α_ｈ１及びβ_ｈ１については、反復数値近似により解を求め、後に呼び出すためにＬＵＴに記憶することができる。変数η_Ｈは、好適には、０．５に設定される。更に良好な結果を得るために、ハイライト成分関数は、制御パラメータΦ_ＨＥを用いて線形関数と組み合わされる。拡張性ハイライト成分関数のための最終の式は次式（３４）により与えられる。

同様に、拡張性のシャドー成分関数ｆ_ｓ１（ｘ）は、次の式（３５）及び（３６）により与えられる制限に従属する式（５）を用いて、構築される。

ｆ_ｓｌ（ｘ_ｓ０′）＝ｘ_ｂ （３５）
ｆ_ｓｌ′（ｘ_ｂ）＝１．０ （３６）
ここで、変数ｘ_ｓ０′は次式（３７）により与えられ、
ｆ_ｓｌ（ｘ_ｓ０′）＝（１．０−η_Ｓ）（ｘ_ｂ−ｘ_ｓ０）＋ｘ_ｓ０ （３７）
変数η_Ｓは、その関数の形を選択するために用いることが可能である制御パラメータを表す。関数ｆ_ｓｌ（ｘ）に加えられたこれら２つの制限と共に、シャドー成分関数は、所定の出力値ｘ_ｂに対する所定の入力画素値ｘ_ｓ０′のマッピングの目的を達成する。ｘ_ｓ０′からｘ_ρまでの間隔に亘る関数γ_ＳＣの平均の傾きは次式（３８）により与えられ、
γ_ＳＥ＝（ｘ_ρ−ｘ_ｂ）／（ｘ_ρ−ｘ_ｓ０′） （３８）
ｘ_ｂがｘ_ｓ０′より大きいため、式（３８）は１．０より大きい。上述の方法と同様な方法において、式（５）において用いられる変数α_ｓｌ及びβ_ｓｌについては、反復数値近似により解を求め、後に呼び出すためにルックアップテーブル（ＬＵＴ：Ｌｏｏｋ−Ｕｐ−Ｔａｂｌｅ）に記憶することができる。変数η_Ｓは、好適には、０．５に設定される。更に良好な結果を得るために、シャドー成分関数は、制御パラメータΦ_ＳＥを用いて線形関数と組み合わされる。拡張性のシャドー成分関数のための最終の式は次式（３９）により与えられる。

図１１は、式（３４）及び（３９）を用いて、単一の拡張性成分関すから各々得られるハイライトトーンスケールセグメント群及びシャドートーンスケールセグメント群をそれぞれ示している。ポイント５４１は参照グレーポイントｘ_ρを示している。ライン５４２は、同一のマッピングである一対一対応の入力画素値対出力画素値のラインを示している。曲線５４３は、式（３４）を用いて、ハイライトトーンスケールセグメントの例を示している。曲線５４４は、式（３９）を用いて、シャドートーンスケールセグメントの例を示している。

２つのセグメントの方法を用いて構築されたトーンスケールセグメントの重要な特徴は、圧縮性タイプの関数から拡張性タイプの関数への変遷に対応する関数の形の逐次の変遷にある。図１２ａは、成分関数が拡張性であるときは式（３４）を、成分関数が圧縮性であるときは式（１９）を用いて、単一のハイライト成分関数から構築されるハイライトトーンスケールセグメント群を示している。ポイント５４９は、参照グレーポイントを示している。曲線５５０は、高い圧縮性のハイライト成分関数を示す一方、曲線５５１は中程度のハイライト成分関数を示している。圧縮性の度合いが高くなる程、関数の曲率は大きくなる。ハイライト成分関数が圧縮性でもなく拡張性でもないとき、その関数は、ライン５５２により示される、同一のマッピングである一対一対応の入力画素値対出力画素値のラインを仮定している。曲線５５３は中程度の拡張性のハイライト成分関数を示している。曲線５５４は高い拡張性のハイライト成分関数を示している。拡張性の度合いが高くなるにつれ、関数の曲率は大きくなる。従って、中程度の圧縮性及び中程度の拡張性のハイライト成分関数に対しては、その関数の傾きはより直線に近いものとなる。図１２ａに示すように、ハイライト成分セグメントを構築するために用いる圧縮性ハイライト成分関数のために、変数Φ_ＨＥの値として０．０が用いられた。式（１９）において用いられた変数Φ_ＨＥの値は、式（３４）において用いられた変数Φ_ＨＥの値に独立して選択されることが可能である。

シャドートーンスケールセグメントの形は、又、圧縮性関数タイプと拡張性関数タイプとの間で上品な変遷をする。図１２ａは又、成分関数が拡張性であるときは式（３９）を、成分関数が圧縮性であるときは式（２２）を用いて、単一のシャドー成分関数から構築されるシャドートーンスケールセグメント群を示している。曲線５５５は、高い圧縮性のシャドー成分関数を示す一方、曲線５５６は中程度のシャドー成分関数を示している。圧縮性の度合いが高くなる程、関数の曲率は大きくなる。シャドー成分関数が圧縮性でもなく拡張性でもないとき、その関数は、曲線５５７により示される、同一のマッピングである一対一対応の入力画素値対出力画素値のラインを仮定している。曲線５５８は中程度の拡張性のシャドー成分関数を示している。曲線５５９は高い拡張性のシャドー成分関数を示している。拡張性の度合いが高くなるにつれ、関数の曲率は大きくなる。従って、中程度の圧縮性及び中程度の拡張性のシャドー成分関数に対しては、その関数の傾きはより直線に近いものとなる。図１２ａに示すように、シャドー成分セグメントを構築するために用いる圧縮性のシャドー成分関数のために、変数Φ_ＳＣの値として０．０が用いられた。シャドー成分セグメントを構築するために用いる拡張性のシャドー成分関数のために、変数Φ_ＳＥの値として０．０が用いられた。式（２２）において用いられた変数Φ_ＳＣの値は、式（３９）において用いられた変数Φ_ＨＥの値に独立して選択されることが可能である。

図１２ｂは、全て０．５に設定された変数Φ_ＨＣ、Φ_ＨＥ、Φ_ＳＣ及びΦ_ＳＥと共に式（１９）、（３４）、（２２）及び（３９）を用いて構築されたハイライトトーンスケールセグメント群及びシャドートーンスケールセグメント群を示している。図１２ｂに示した曲線から理解されるように、本発明の方法を用いて構築されたトーンスケールセグメントは、圧縮性タイプの関数から拡張性タイプの関数への変遷に対応する関数の形の逐次の変遷にある。

ハイライト成分関数についての他の代替の実施形態において、変数φ_ｈにより、圧縮の度合いの関数、即ち（ｘ_ｗ−ｘ_ρ）対（ｘ_ｈｏ−ｘ_ρ）の比が得られる。ハイライト成分関数ｆｈｌ（ｘ）のための式は（１３）により与えられ、式（１３）における傾き変数φ_ｈは次式（４０）により与えられ、
φ_ｈ＝１．０−η_ｈ（１．０−（ｘ_ｗ／ｘ_ｈ０）） （４０）
変数η_ｈはハイライト成分関数の形を制御する。変数η_ｈは選択されることが可能である。変数η_ｈが１．０に設定されるとき、ハイライト成分関数は式（２１）として与えられるラインの式と仮定される。変数η_ｈが０．０に設定されるとき、ハイライト成分関数は式（１３）として与えられる指数関数の式と仮定される。同様に、圧縮性のシャドー成分関数について、変数φ_ｓにより、圧縮の度合いの関数、即ち（ｘ_ρ−ｘ_ｂ）対（ｘ_ρ−ｘ_ｓ０）の比が得られる。シャドー成分関数ｆｓｌ（ｘ）のための式は（１４）により与えられ、式（１４）における傾き変数φ_ｓは次式（４１）により与えられ、
φ_ｓ＝１．０−η_ｓ（１．０−（ｘ_ｂ／ｘ_ｓ０）） （４１）
変数η_ｈはシャドー成分関数の形を制御する。変数η_ｓが１．０に設定されるとき、シャドー成分関数は式（２４）として与えられるラインの式と仮定される。変数η_ｓが０．０に設定されるとき、シャドー成分関数は式（１４）として与えられる指数関数の式と仮定される。

図４を参照するに、ソースデジタル画像の画素、即ち、トーンスケールモジュール３３０への入力デジタル画像は、変数ｘ_ｈ０及びｘ_ｓ０を決定するために、即ち、トーンスケール関数の傾きを決定するために用いられることが可能である。分析画像ジェネレータ２５０はソースデジタル画像を受け取り、ローパス空間フィルタを適用しかつサンプリング操作を実行することにより分析デジタル画像２０１を生成する。その結果は、同じ画像コンテンツを表示する小数の画素を有するソースデジタル画像のより低い空間分解能バージョンである。分析デジタル画像２０１の代表的な空間分解能は縦横約６４画素に９６画素である。分析デジタル画像は又、式（１）を用いて輝度−クロミナンス表示になるように変換される。

トーンスケールジェネレータ２３０は、分析デジタル画像２０１の画素を分析することにより、トーンスケール関数２０３を演算する。画素ヒストグラム関数、即ち出現度数関数は、分析デジタル画像２０１の輝度デジタル画像チャンネルの画素から演算される。累積ヒストグラム関数は、画素値の関数として画素ヒストグラムの値を積算することにより画素ヒストグラム関数から演算される。図１４は、曲線６０１により示されるヒストグラムの１例とそれに対応する曲線６０２により示される累積ヒストグラム関数のグラフを示している。累積ヒストグラム関数は、０．０と１．０の間で拡大され、画像範囲の１００％に対応する１．０によりデジタル画像のパーセンテージ範囲を関連付けられている。累積ヒストグラム関数の縦座標の値は所定のパーセンテージ画像範囲Ｚに関連する。対応する横座標の値は、Ｐより小さい値をもつ画像における画素のパーセンテージがＺにより与えられる画素値Ｐに関連する。９９．０％の累積ヒストグラム関数の値は、ハイライトポイントの値、即ちｘ_ｈ０を決定するために用いられる。１．０％の累積ヒストグラム関数の値は、シャドーポイントの値、即ちｘ_ｓ０を決定するために用いられる。変数ｘ_ｈ０及びｘ_ｓ０の値を、図１４に示すグラフにおいてポイント６０３及び６０４としてそれぞれ示している。

図３及び図４を参照するに、トーンスケール関数ジェネレータ２３０は、トーンスケール関数２０３の生成においてユーザ入力選択２３１を受け入れることが可能である。例えば、図１に示すシステムにおけるユーザは可能な選択を見ることができ、及び／又は、モニタ装置５０におけるパラータを制御し、キーボード又はマウスポインティング装置のような入力制御装置６０を用いて選択を指し示すことができる。このようなマニュアルユーザモードが用いられるとき、ハイライト制御パラメータ及びシャドー制御パラメータが、ハイライトトーンスケールセグメントおよびシャドートーンスケールセグメントのそれぞれを生成するために用いられる成分関数の形を変化するために用いられる。

本発明は、スキャナ、デジタル画像を処理するためにプログラムされたコンピュータ、及び感熱式プリンタ又はインクジェットプリンタのような出力装置等のデジタル画像のソースを含む画像処理システムにおいて実施されることが好ましい。本発明における方法は、本発明の各段階を実施するためのコンピュータコード関連のコンピュータ読み取り可能媒体を含むコンピュータプログラムプロダクトとして販売されることが可能である。

コンピュータ読み取り可能記憶媒体としては、例えば、磁気ディスク（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク）又は磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ又は機械読み取り可能バーコード等の光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はコンピュータプログラムを記憶するための他の物理素子或いは媒体から構成することが可能である。

本発明の実施形態に従ったシステムを実施するための構成要素を示す機能ブロック図である。 デジタル画像プロセッサの機能ブロック図である。 レンダリング関数の一例を示すグラフである。 レンダリング関数の他の例を示すグラフである。 トーンスケールモジュールの機能ブロック図である。 トーンスケールモジュールの他の実施形態を示す機能ブロック図である。 トーンスケール関数アプリケータの実施形態を示す機能ブロック図である。 トーンスケール関数アプリケータの実施形態を示す機能ブロック図である。 ハイライトトーンスケールセグメント群とシャドートーンスケールセグメント群とを示すグラフである。 圧縮性ハイライト成分関数とその関連の傾き関数の例を示すグラフである。 圧縮性シャドー成分関数とその関連の傾き関数の例を示すグラフである。 圧縮性ハイライト及びシャドートーンスケールセグメント並びに対応する傾き関数から構築されるトーンスケール関数の一例を示すグラフである。 構築されたハイライトトーンスケールセグメント群とシャドートーンスケールセグメント群とを示すグラフである。 拡張性ハイライト成分関数とその関連の傾き関数の例を示すグラフである。 拡張性シャドー成分関数とその関連の傾き関数の例を示すグラフである。 拡張性ハイライト及びシャドートーンスケールセグメント並びに対応する傾き関数から構築されるトーンスケール関数の一例を示すグラフである。 ハイライトトーンスケールセグメント群とシャドートーンスケールセグメント群とを示すグラフである。 圧縮及び拡張タイプ関数の両方のためのハイライトトーンスケールセグメント群とシャドートーンスケールセグメント群とを示すグラフである。 圧縮及び拡張タイプ関数の両方のためのハイライトトーンスケールセグメント群とシャドートーンスケールセグメント群とを示す他のグラフである。 画像ヒストグラム関数と対応する累積ヒストグラム関数の例を示すグラフである。

符号の説明

１０ａ 画像補足装置
１０ｂ 画像補足装置
１０ｃ 画像補足装置
２０ デジタル画像プロセッサ
３０ａ 画像出力装置
３０ｂ 画像出力装置
４０ 一般的制御コンピュータ
５０ モニタ装置
６０ 入力制御装置
７０ コンピュータメモリ装置
１０１ オリジナルデジタル画像
１０２ ソースデジタル画像
１０３ レンダードデジタル画像
１０４ エンハンスされたデジタル画像
１０７ 輝度デジタル画像
１０９ クロミナンスデジタル画像
１１３ エンハンスされた輝度デジタル画像
１１４ エンハンスされたクロミナンス画像
２０１ 分析デジタル画像
２０３ トーンスケール関数
２１０ ＬＣＣ変換モジュール
２２０ ＲＧＢ変換モジュール
２３０ トーンスケール関数ジェネレータ
２３１ ユーザ入力セクション
２４０ トーンスケール関数アプリケータ
２４１ トーンスケール関数分類器
２４２ 圧縮関数アプリケータ
２４４ 拡張関数アプリケータ
２５０ 分析画像ジェネレータ
３１０ ＲＬＳＥ変換モジュール
３２０ シーンバランスモジュール
３３０ トーンスケールモジュール
３４０ レンダリングモジュール
４０１ 入力デジタル画像
４０２ テクスチャデジタル画像
４０３ ペデスタルデジタル画像
４０７ トーン調整デジタル画像
４０９ 出力デジタル画像
４１０ ペデスタルジェネレーションモジュール
４２０ 差モジュール
４３０ トーンスケール修正器
４４０ 加算モジュール
５００，５１１，５１４，５１９，５２１，５３３，５３４，５３８，５４１，５４９，５６１、５６５，５６６，５７０，５７１，５７４、５７７，５７８，５７９，５９１，５９２，５９３，５９５，５９６，５９７，６０３，６０４ ポイント
５０１，５１２，５０３，５１２，５１３，５１５，５１６，５１７，５１８，５２２，５２３，５３０，５３２、５３６，５３７，５３９，５４３，５４４，５５０，５５１，５５２，５５３，５５４，５５５，５５６，５５７，５５８，５５９，５７５，５８０，５９０，５９８，６０１，６０２ 曲線
５２４，５３１，５３５，５４０，５４２ ライン

Claims (4)

1. デジタル画像の輝度特性及びクロミナンス特性をエンハンスする方法であって；
   ａ）複数の画素を有するソースデジタル画像を受信する段階であって、該ソースデジタル画像は輝度デジタル画像と少なくとも２つのクロミナンスデジタル画像とを有する輝度−クロミナンス表現である、段階；
   ｂ）前記ソースデジタル画像の輝度特性をエンハンスするように用いられるトーンスケール関数を生成する段階；
   ｃ）前記トーンスケール関数が処理されたデジタル画像の画素値の数値範囲において有する効果に基づく２つ又はそれ以上のカテゴリの１つに前記トーンスケール関数を分類する段階であって、分類の前記カテゴリは拡張性及び圧縮性のカテゴリを有する、段階；
   ｄ）前記トーンスケール関数が圧縮性として分類されたとき、前記輝度デジタル画像のペデスタルデジタル画像に前記トーンスケール関数を適用して生成されたトーンスケール調整デジタル画像及び前記輝度デジタル画像のテクスチャデジタル画像を加算して生成されたエンハンスされた輝度デジタル画像と、前記クロミナンスデジタル画像とを結合させる段階；並びに
   ｅ）前記トーンスケール関数が拡張性として分類されたとき、前記輝度デジタル画像に前記トーンスケール関数を適用して得られたエンハンスされた輝度デジタル画像と、前記クロミナンスデジタル画像に前記トーンスケール関数を用いて増幅されたエンハンスされたクロミナンスデジタル画像とを結合させる段階；
   を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、段階（ｅ）は：
   ｉ）前記トーンスケール関数について対応する傾き関数を演算する段階；及び
   ｉｉ）前記クロミナンスデジタル画像の前記画素値を増幅するように前記対応する傾き関数を用いる段階；
   を更に有する、ことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、段階（ｅ）は：
   ｉｉｉ）前記対応する傾き関数を演算することにより前記ソースデジタル画像の各々の画素についてクロミナンス増幅係数を演算する段階；及び
   ｉｖ）前記クロミナンスデジタル画像の前記画素値を増幅するようにカラー重み付け因子を用いる段階；
   を更に有する、ことを特徴とする方法。
4. デジタル画像の輝度特性及びクロミナンス特性をエンハンスする方法であって：
   ａ）複数の画素を有するソースデジタル画像を受信する段階であって、該ソースデジタル画像は輝度デジタル画像と少なくとも２つのクロミナンスデジタル画像とを有する輝度−クロミナンス表現である、段階；
   ｂ）トーンスケール関数における参照グレーポイントに関連して規定されるハイライトトーンスケールセグメントとシャドートーンスケールセグメントとを有し、前記輝度特性を改善するように前記ソースデジタル画像において動作するように適合された、トーンスケール関数を生成する段階であって、
   ｉ）前記ハイライトトーンスケールセグメントは前記シャドートーンスケールセグメントと異なる数学的関数により規定され、且つ前記参照グレーポイントに等しいか又は前記参照グレーポイントより大きいポイントについて規定され、及び
   ｉｉ）前記シャドートーンスケールセグメントは前記参照グレーポイントに等しいか又は前記参照グレーポイントより小さいポイントについて規定される、
   段階；
   ｃ）前記トーンスケール関数が処理されたデジタル画像の画素値の数値範囲において有する効果に基づく２つ又はそれ以上のカテゴリに前記トーンスケール関数を分類する段階であって、分類の前記カテゴリは拡張性及び圧縮性のカテゴリを有する、段階；並びに
   ｄ）前記トーンスケール関数が圧縮性として分類されたとき、前記輝度デジタル画像のペデスタルデジタル画像に前記トーンスケール関数を適用したトーンスケール調整デジタル画像及び前記輝度デジタル画像のテクスチャデジタル画像を加算して生成されたエンハンスされた輝度デジタル画像と、前記クロミナンスデジタル画像とを結合させる段階；並びに
   ｅ）前記トーンスケール関数が拡張性として分類されたとき、前記輝度デジタル画像に前記トーンスケール関数を適用して得られたエンハンスされた輝度デジタル画像と、前記クロミナンスデジタル画像に前記トーンスケール関数を用いて増幅されたエンハンスされたクロミナンスデジタル画像とを結合させる段階；
   を有することを特徴とする方法。

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