JP5539208B2 - デジタルカラー画像を変換する方法、装置、コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
通常は、下付き文字の上の水平バーは、変数がマッピングされたことを示す「M」の拡張に対応し、
L、C、hは、アステリスク*付きでも示され、
変数に関しては、下付き文字および上付き文字は、場合によっては変数の主要文字の次は通常の文字で示される、例えば、IlowはIlowと同じである。
図1は、本発明の適応色域マッピングのためのフレームワークを構成する多数のコンポーネントを備えるシステム100を示す。フレームワークでは、1つのコンポーネントから別のコンポーネントに移る画像は、隅が折られた矩形で示されている。モジュールとも呼ばれるコンポーネントは、コンピュータ上の特定のオペレーティングシステムの下で実行するソフトウェアコンポーネントとして具現化され得る、または、FPGLAなどの専用回路としてハードウェア内で具現化され得る。図2は、本発明の方法の一実施形態を示すフロー図である。図1および図2は、典型的には、特定のコンポーネントが方法の特定のステップを実行するという意味では、関連している。
ステップS1において、CIELABへの変換が実行される。空間的色域マッピングアルゴリズムが適用される色空間が重要であることに留意されたい。示された実施形態では、CIELABが選択されているが、CIEXYZも使用される。
モジュール108で実行される分解の目的は、画像の局所平均と局所細部とを分解して、それらを別個に処理にし、得られる画像に局所平均と局所細部との両方をできる限り保存することである。示されたフレームワークは、画像を2つの帯域で分解するが、モジュール108を変更することで、フレームワークはn個の帯域に適合できる。BPCおよびSCAGMAの改良型も、複数の帯域に適用されるのに適している。
低域通過フィルタリングを行うためにGaussianフィルタを使用すると、ハロー現象が生じる。ハロー現象の発生を避けるために、5D双方向フィルタリング(BF)を使用するエッジ保存フィルタによって分解が行われる。フィルタのサイズは極めて重要なパラメータであるので、ここで簡単に説明する。ここでは分解の際の周波数帯域は2つであるが、2超でもよく、最大値は計算時間のコストによってのみ制限される。
Ilow=(LBF,cBF,hin)
ここで、LBF=BF(Lin)かつcBF=BF(cin)である。
従来のガウスフィルタリングでは、ガウスフィルタの幅(σdで設定)が、低域通過帯域に進む低周波成分(局所平均と見なされる)と高域通過帯域に進む高周波成分(局所細部)との境界を決定する。σdの適切な値を設定するのは、ささいな作業ではない。この選択は、「局所細部」(すなわち、特定の領域における小さなまたは微細な要素)の定義付けに関連する。この定義付けは、再生画像のサイズや解像度、再生装置の変調伝達関数、視野条件、可視化の距離、人間の視覚システムの動作などの複数のパラメータに依存する。当該技術分野では、人間視覚ステムを3つ以上(通常は5つまで)の帯域のマルチスケール分解によってモデル化することが知られている。ここでは、本発明のフレームワークにこれを適用することで、異なるサイズの細部の複数のカテゴリの定義付けが可能になる。示された実施形態では、画像分解は2つの帯域に制限されている。この実施形態のσdおよびσrの適切な値は、以下で説明する。
5D双方向フィルタでは、中心画素と隣接画素との間のΔEabの色距離も考慮に入れられる。このことにより、ハロー現象を避け、局所の同じ画素間の局所遷移を具体的に処理することができる。小さいΔEab距離にある(すなわち、同じとみなされる)隣接画素がフィルタリングされる。ΔEab距離がσrに比べて大きくなるにつれて、画素はフィルタリングされなくなる。したがって、σrが小さいΔEabを大きいΔEabと区別する基準を決定する。小さいΔEab値は知覚色差と十分に相互関係があるが、ΔEab値が大きいと見なされることのできる閾値σrを定義付けするのはより難しい。SCAGMAの1つの目的は、色域マッピングアルゴリズムにより変換先の色域の同じ色にマッピングされてしまう色差を保存することである。したがって、σrを入力色域と変換先の色域との間の平均距離に設定することが考えられる。色間の小さい距離を維持する出力装置の機能も考慮に入れられる。
次に、高域通過帯域画像Ihighは、図1のモジュール106により実行されるステップS3で、Iinと低域通過Ilowとの差を利用して計算される:
Ihigh=Iin−Ilow=(Lin−LBF,cin−cBF,0)
これは、図4に示されている。
低域通過帯域に関数g()を適用するステップ(モジュール109により実行されるステップS5)をさらに詳細に説明する。
IlowBPCadaptive=q*Ilow+(1−q)*IlowBPC
ここで、q=#/(Th2−Th1)である。
IlowM=HPMinΔE(IlowBPC)=g(Ilow)
g=HPMinΔE・BPC
IlowM=SCLIP(IlowBPC)=g(Ilow)
g=SCLIP・BPC
ここで、図1のモジュール111により実行される図2のステップS6の適応スケーリングのステップをさらに考察する。Ilowの画像領域がクリッピングによってIlowMに大きく修正された時、IlowM内の局所エネルギーはIlow内の局所エネルギーに比べてかなり低減される可能性がある。IlowおよびIhighの両方が大きな局所エネルギーを有するが、IlowMが局所エネルギーの一部を損失してしまった場合の画像領域では、Ihighのエネルギーを低減してIhighMを形成し、2つの帯域の画像IlowMおよびIhighMからの寄与の平衡率をIlowおよびIhighの場合の平衡率と同様に保つことが賢明である場合がある。したがって、各画素iでマージする時に、IlowMに加えられるIhighのエネルギーの量に影響を与える局所変数α(i,Ilow,IlowM)を取り入れる:
IhighM=α・Ihigh
または、同様に、
2つの帯域の画像IlowおよびIhighはそれぞれg()およびk()により修正され、この時点でIlowMとIhighMとがマージされ、その後マッピングされることができる(ステップS7、モジュール113)。
Itemp=IlowM+IhighM
・poutは、Iinのpinにできる限り近い、
・poutの隣接画素との色変化とは、pinの隣接画素との色変化に最も近い、
・w=1の場合、kは最小のΔ1のクリッピングとなる(Δ=ΔE*abの場合、k=HPMinΔE)。
・w=0の場合、画素の値ではなく、画素と隣接画素との間の色変化のみが保存される。
・その中間の場合、つまりw∈]0,1[の場合は、結果は最適化アルゴリズムによって得られる場合がある。
特定の実施形態によれば、IhighMに含められる隣接画素間の色変化を保存する適応圧縮アルゴリズムが使用される。概念は、GamutDestの範囲外にある各画素を、その隣接画素に依存する色域の多少内側深くの中心に向かって投射することである(図6)。
Is=SCLIP(Itemp)=SCLIP(IlowM+IhighM)
次に、Isと新規に構成された画像との間の差Ioffsetを計算する:
Itemp=(IlowM+IhighM)
Ioffset=Is−Itemp=Is−(IlowM+IhighM)
ここで、「・」は、スカラー積を示す。wi shiftは1以上であり、したがって、得られる色値が確実に色域境界とGamutDestの50%グレー点との間の色域にあることになる。
第2の実施形態によれば、Ihighの成分を維持するために、投射方向が変数として設定され、各画素に対して、最適なマッピング方向は局所変化が最適に維持されるように選択される。
Ihigh_nM=fn(IlowM+IhighM)−IlowM,n∈{1,2,3}
Ihighにおいて、画素iの隣接画素jのpj highのノルムの加重和に相当するエネルギーEi highを計算し、同様にそれぞれのIhigh_nのエネルギーEi nを計算する:
未処理の画素用に、
pi out=fselect(pi low+pi high)
select=argminn(|Ei n−Ei high|),n∈{1,2,3}
上述の実施形態の変形例では、保存するエネルギーの数式を変更することにより、SCACLIPがさらに最適化される。
Ifn=fn(IlowM+IhighM),n∈{1,2,3}
select=argminn(Ei n),n∈{1,2,3}
pi out=fselect(pi lowM+pi highM)
・本明細書で示されたシステムおよび方法において、画像を分解するエッジ保存フィルタが使用される。このフィルタにより、ハロー現象を避けることができる。より特有の5D双方向フィルタがIin−GMA(Iin)に適用されて、Ihighを形成し、その後これはGMA(Iin)に単純に足される。
・提案された実施形態によれば、関数k()を使用して得られたIhighを適応調整するエッジ保存のマルチスケールな分解が使用される。このことで、以下のような先行技術の欠点を克服する:
(a)Gaussianベースのマルチレベルの分解での適応調整はハロー現象を避けることができない。
(b)ZollikerおよびSimonによるSGMAでの調整は画像内に不均衡な周波数成分を発生させることになる。
・提案された実施形態によれば、方法は局所適応関数k()を使用する。先行技術では、一定のスケーリングの関数k()のみが知られている。
・提案された実施形態によれば、複数のマッピングの代替形態を比較して、エネルギーを計算することにより入力画像内の局所の色差の歪みを最小にする局所適応マッピング(SCACLIP)が適用される。
・利点は、得られる画像内の周波数成分が変換先の色域GamutDest内にある画像領域およびGamutDest外にある画像領域の周波数成分と同じである点である。当該技術分野で知られているSGMAはこの点に欠ける。
・最初のマッピングは異なる。SCACLIPのHPMinΔEに対してSCACOMPではSCLIPである。この差は得られる画像の知覚飽和度に影響を与える。
・適応マッピングの結果も異なり、SCACLIPによる出力画像における局所コントラストは、SCACOMPによる出力画像の場合より、より十分に認められる。また、SCACLIPは、可能な3方向に制限するために局所的アーチファクトがより発生しやすい。この制限により、滑らかな変化領域において色の急激な変化が生じ、これが顕著なアーチファクトを発生させる可能性がある。
Claims (9)
- 第1の中間画像(105)を取得するために原画像の第1のフィルタリングを行うステップ(S2)と、
第2の中間画像(110)を取得するために第1の中間画像の色域マッピングを行うステップ(S5)と、
第3の中間画像(112)を取得するために第1の中間画像の第2のフィルタリングを行うステップ(S3)と、
目標画像を取得するために第2の中間画像と第3の中間画像とをマージするステップ(S7)とを含む、原画像を変換元の色域の色部分空間から変換先の色域の色部分空間にマッピングする方法であって、
マージステップが、特定の基準に従って出力色域内の画素を移動することにより、第1の中間画像の色および空間成分を保存すると同時に第2の中間画像と第3の中間画像とをマージするステップを含み
マージステップが、隣接画素間の関係を保存すると同時に色域内の全ての画素に適合させるために、空間および色適応の色域マッピングアルゴリズムを含むことを特徴とする、方法。 - 第2のフィルタリングステップが、滑らかな変化領域の高周波成分を保存するために原画像と第1の中間画像との間の差を決定するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 第1のフィルタリングステップが、強いエッジを保存して原画像の滑らかな変化領域をぼかすための双方向フィルタを使用するステップを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 追加の(N−2)番目のフィルタリングを行うステップが、(N−2)番目のフィルタリング中間画像を取得するために実行されることと、マージステップがさらに(N−2)回繰り返され、各々で前のマージステップの出力画像とN番目のフィルタリングされた中間画像とをマージすることとを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法に従って画像を変換元の色域の色部分空間から変換先の色域の色部分空間にマッピングすることによって、目に見える形でデジタル画像をレンダリングするためのカラー画像表示システム。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法に従って画像を変換元の色域の色部分空間から変換先の色域の色部分空間にマッピングすることによって、カラー画像を印刷するためのカラー画像印刷システム。
- インクジェット印刷システムであることを特徴とする、請求項6に記載のカラー画像印刷システム。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の原画像を変換元の色域の色部分空間から変換先の色域の色部分空間にマッピングする方法を装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
- 請求項8に記載のコンピュータプログラムを含む、コンピュータ可読媒体。
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