JPH05502748A - 記憶画像データベースのダイナミック・レンジの拡張 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 記憶画像データベースのダイナミック・レンジの拡張技術分野 本発明は、一般的には数値化された画像データの処理装置に関し、特に数値符号 化されたカラー画像を記憶するデータベースのダイナミック・レンジの拡張機構 に関する。

背景技術 例えば数値化されたカラー写真画像の処理に用いられるディジタル画像処理装置 等は、通常、光学−電子走査装置を用いて画像を数値化していた。場面の内容、 例えば（カラー）写真の記録媒体にとらえられている内容、が変化できるレンジ の値を含むように所定のディジタル符号化解像度（あるいはディジタル・コード 幅）に、この装置の出力は符号化される。第１図に略示されているように、代表 的なカラー・フィルムの場合、値Ｒのレッジは、フィルムの密度灼露光寛容度以 下であるか、特定の場面で遭遇すると予想されるフィルム密度値を十分にＳ３で きる幅を有している。シーン・バランス化機構等の予備画像オペレータを用いて 、数値化された画像が、−組のディジタル符号にマツプされる。これらの符号の 各々が、数値化された画像データ・ベース（例えば、フレーム・ストア）のダイ ナミック・レンジに対応するディジタル解像度を有する。画像データ・ベースの 内容は、出力装置を駆動する段階で、調整可能であり、例えば、印刷エンノンに 高品質のカラー・プリントを作成させることができる。

第１図にさらに示されているように、例えば、ディジタル画像走査装置の数量化 された出力をマツピングすることにより、カラー写真スライドの密度対０グ露光 特性の特定の部分を、１画素−色につき８ビツト（画素当たり２４ビツト）のデ ータベース・ディジタル解像度に変換可能である。この場合、値２５５が最高１ ００１％白色反射（通常、完全な（１００％）非蛍光白色拡散反射率と定義）に 対応する。反射率の少ない他の密度値（例えば、黒）を、値０方向に最高値に対 して符号化する。

従って、場面の基本的な内容に加えて、像に反射性の特に明るい部分（テ１えば 、車のバンパーからの反射、第１図の露光線ＳＨて表されている）かある場合に は、これらの対応画素値は、最高に符号化されるか、２５５にクリップされ一前 述の１００％白色反射と同じ−１その結果、反射特性の一部が失われる。ごらに 、特定の出力装置のパラメータの適合に必要な補足的場面バランス画像処理によ り、一つ以上の画素値か増やされ、符号化された値を最大とする画素値数をさら に増やす。都合の悪いことには、ひとたびデータ値を最大にすると、他の同様な 値を持つデータも同様に影響され、小さい値にシフト不可能になる。その結果、 数値化された画像から再現された画像（プリントあるいは表示されたもの）の反 射成分か、低下する。

発明の開示 本発明によれば、数値化され画像のデータベースのダイナミック・レンジを拡張 することにより、前述の問題点を解決可能であり、゛クリッピングせずに符号化 された画素値を変化あるいはシフト可能とし、車のバンパーからの反射や、水面 の鏡のような反射を符号化し、記憶する値に限定されたウィンドウまたはレンジ を定め、符号化レンジ下限におけるシフト性を確保することにある。特に、本発 明は、画像走査装置のディジタル符号出力を、画像処理（場面バランス）機構を 用いて、マツピング可能なレンジを越えて、拡張数値化された画像データ・ベー スのダイナミック・レンジを効果的に拡張する方法を提供することを目的とする 。

この目的を達成するために、走査装置出力が画像処理オペレータによってマツプ されたディジタル符号は、同一のディジタル解像度であるが、数値化された画像 データ・ベースのダイナミック・レンジよりも小さいレンジの画像内容値を有す る狭められたレンジ゛のディジタル符号に変換される。符号変換機構は、１００ ％白色拡散反射率の最大値を、データベースのダイナミック・レンジの上限より 小さい符号化値に変換する。上記例の８−ビット符号化と記憶解像度では、その ような数値は最大値２５５（例２２５）よりいくらか小さく、符号化レンジの上 限での値のレンジまたはウィンドウを制限し、１００％白色拡散反射率の最大値 を越えるような明るい点を設けることを可能とし、例えばデータの低い拡散反射 率端などで数値化された画像データをシフト可能とする。

実際に、本発明により達成されるのは、データベースのダイナミック・レンジの 限られた部分に、符号化された画像データ値を少々あるいは範囲を定めて圧縮す ることである。

図面の簡単な説明 第１図は、カラー写真ネガの密度−ログ露光の変動を概略的に示しており、ネガ 上にフィルムの密度−露光寛容度以下のＲ値か重畳される。　第２図は、カラー ・フィルム処理装置を概略的に示す。

第３図は、数値化された画像データベースのダイナミック・レンジを本発明に基 づき拡張し、符号化された画素値を変化させる方法を示す。

好ましい実施の態様 本発明に基づく特定の画像データベースのダイナミック・レンジの拡張機構を詳 しく説明するにあたり、本発明は、既存の画像データ処理回路と構成要素の新規 な構造的組合わせに関するものであり、特定の詳しい構成に関するものではない ことに注目すべきである。従って、従来の回路とその構成要素は、本発明に関連 のある特定の部分のみか理解し易いようにブロック図を用いて示されており、当 業者に容易に理解できる構造に関する説明は省かれている。従って、ブロック図 に示されているものは、例示装置の機械的構成を必ずしも示すものではなく、本 発明をよりよく理解するために、分かりやすく機能分けして示したものである。

第２図は、本発明を適用可能なカラー写真スライド処理装置を概略を示している 。本発明の目的を達成するために、ここで使用される装置は、ステイーブン・ク リティの出願中の”多重解像度ディジタル画像写真処理装置“　（本願の譲受人 に譲渡済み）を用いており、その説明は本願の一部をなすものとする。しかし、 前記出願に開示される装置は、本発明を適用可能な一例であり、それに限定され るものではない。一般に、本発明は、数値化された画像処理装置のいずれにも適 用可能である。

第２図の画像処理装置によると、写真画像、３５ミリ・カラー・フィルムに写さ れたもの、は光学−電子走査装置（例えば、市販のエイコニマウス・モデル１３ ４５等の高空間解像度のディジタル走査装置）により走査される。走査装置は、 個々のカラー・フィルムのフレームに含まれる写真画像が投影される画像形成セ ンサ画素アレイの反応を表す数値符号化されたデータを出力する。数値符号化後 データ、すなわち″数値化された″画像は、ビット・マツプを表す画像形成画素 アレイの形式で、何人の画像処理をワークステーションに接続される。ワークス テーションは、フレーム・ストアと、画像処理アプリケーション・ソフトウェア より構成され、このソフト・ウェアは数値化された画像の処理に使用（例、拡大 、回転、摘み取り等、シーン・バランス補正機構等に供される）され、所望の形 状と構成の基本画像を得る。基本画像が作成されると、コノバクト・ディスク等 の搬送可能な媒体に書き込まれ、再生装置２０（例えば、比較的標準の解像度の 消費者向はテレビジョン装置２２）上で再生されるか、または高解像度熱カラー ・プリンタ等によりハードコピー・プリントとして出力される。

前述の出願中の画像処理装置によれば、各々のとらえられた画像は、一つの低解 像度画像と複数の残りの画像として記憶され、データ処理速度を高める。とらえ られた写真画像の数値化のだめの特定の符号化及び記憶ｙｌ傷に係わりなく、デ ータの形式は、数値化された画像ビット・マツプ２２の形式である。これらの各 低角Ｉ７像度画素値は、データベース（ディジタル・メモリ）のダイナミック・ レンジに対応して、所定の符号幅（例えば、各色につき２４ビツトまたは８ピノ トノ存していて、この幅の中に数値化された画像が記憶される。

ディスクに収容された基本画像データか送られる出力装置か、基本画像か作成さ れ、ディスクに記憶される時に、必すしもわかっているとは限らないので、記憶 された画像を、′最終゛あるいは゛仕上げられた′出力形式て作り出すために、 さらに処理する必要かある。この追加処理では、出力ディスプレイまたは印刷機 のパラメータにより画像を仕上げるか、その場面の符号化されたデータ値のシフ トまたは変換が行われる。（さらに、場面バランス機構により指定される最大符 号化値でも十分に表すことができない反射ハイライトを有することもある。）第 ３図には、数値化された画像データベースのダイナミック・レンジを拡張するこ とにより、限定されたダイナミック・レンジの問題を本発明か解決する方法が示 されている。この結果、°　クリッピングせずに符号化された画素値を変動また はシフトが可能となり、さらに、自動車のバンバ等からの反射や、水面からの太 陽の反射等の拡散反射画像点か符号化され、記憶されるウィンドウやレンジの限 定が可能となる。第３図において、線３０は、関連のデータベース（本例では８ ビｌト）のダイナミック・レンジに対応する画像処理オペレータによって得られ る値のレンジを表している。得られる最大値２５５は１００％白色反射の画素値 を表しており、最小値Ｏは低反射の画素値を表している。

本発明では、記憶データベースのダイナミック・レンジの上限が前述の１００％ 白色反射に一致するように、符号化された値を記憶するのではなく、画像処理オ ペレータ（場面バランス機構）により出力される画像を表す個々の符号は、ワー クステーション１４の画像処理ソフトウェアにある符号変換オペレータにかけら れる。その結果、１００％白色反射値は、最大２５５より幾らか小さく、例えば 、第３図で、線３２として示される数値２２５である。（変換機構は、さらにオ フセット３３で示されるレンジの下限でのシフトも行う。符号化された画像デー タをこのように限定して′圧縮゛することにより、符号化されたデータを、デー タベースのダイナミック・レンジの減少された部分３４にはめ込ろ、拡張された データ値の符号化あるは変換が可能となる。）１００％白色反射値を圧縮された 符号値２２５に変換する本例では、符号化レンジの上限に制限されたウィンドウ 値３６（ここでは値３０）となり、数値化された画像データのシフトと、１００ ％白色反射最大を越えた反射ハイライトをこのウィンドウに入れることか可能と なる。

本発明の符号変換オペレータは、必ずしも特定の符号値（例、１００％白色反射 に対する２５５）にする必要はないことを注目すべきである。重要なことは、符 号変換オペレータは、画像データ処理オペレータ（場面バランス機構）と共に、 記憶装置のダイナミック・レンジに比例する各符号化された値の位置を目標値と しており、処理の追加補正と極端な反射Ｉ＼イライトを十分に許容できるレンジ の上限に、高反射ウィンドウを設けていることである。

上記から明らかなように、既存の数値化された画像記録と処理機構にデータの変 換を許容する能力かない場合、オリジナル・データ値を、データへ−スの同一の 符号化解像度を有するもう一組の値に圧縮することにより、解決することかでき る。データ値の°圧縮゛　により、数値化された画像データベースのダイナミッ ク・レンジを効果的に拡張し、゛　クリッピングせずに符号化された画素値を変 化させたり、シフトでき、反射ハイライトを符号化し、記憶できる値に限定され たウィンドウを得ることができる。

以上、本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上記に限定されることはな く、当業者には種々の変更と修正がが可能であり、そのようなすへての変更と修 正は本発明に吉まれるものとする。

第１図 第２図 第３図 要約帯 数値化された画像のデータ・ベースを、クリッピングせずに、符号化された画素 値をシフト可能なように拡張し、反射の最も明るい部分を符号化し、記憶される 数値に限定されたウィンドウを得る。画像走査装置の出力が、場面バランス機構 によってマツプされるディジタル符号は、同一の解像度を有するが数値化された 画像データ・ベースのダイナミック・レンジよりも小さいレンジの画像内容値を 有する一組の限定されたレンジのディジタル符号に変換される。符号変換機構は 、最大１００％白色反射率を、データベースのダイナミック・レンジの上限より 小さい符号化された数値に変換する。この結果、反射のハイライトを１０００ｆ ｉ白色反射率の最大値以上にすることができ、レンジの上下端において数値化さ れた画像データをシフトさせることができる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．画像ディジタイザが画像を表すディジタル信号を出力し、前記ディジタル信 号が数値化された画像データ・ベースのダイナミック記録レンジに対応する所定 の符号化解像度の第１ディジタル符号値を有し、前記画像の成分が変化可能な値 のレンジを拡張（ｓｐａｎｎｉｎｇ）する数値化された画像の処理装置に使用さ れて、前記数値化された画像のデータ・ベースのダイナミック・レンジを効果的 に拡大し、前記画像の内容の極端な変化に対処できる方法であり、前記ディジタ ル信号の第１ディジタル符号値を前記所定の符号化解像度を有するが、前記数値 化された画像データ・ベースのダイナミック・レンジよりも小さい値のレンジを 有する第２ディジタル符号値に変換する過程を含むことを特徴とする方法。
2. ２．第２ディジタル符号値のレンジの第１端が、前記数値化画像データ・ベース のダイナミック・レンジの対応端からオフセットされるように前記第１ディジタ ル符号値を第２ディジタル符号値に変換する過程を含むことを特徴とする請求の 範囲第１項記載の方法。
3. ３．第１ディジタル符号値のレンジの第２端が、前記数値化された画像データ・ ベースのダイナミック・レンジの対応端からオフセットされるように前記第１デ ィジタル符号値を第２ディジタル符号値に変換する過程を含むことを特徴とする 請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．画像−信号変換装置が画像の内容を表す第一ディジタル符号を出力する数値 化された画像処理装置に使用される場合に、前記第１ディジタル符号が、数値化 された画像のデータ・ベースのダイナミック記憶レンジに対応する所定の符号化 解像度を有し、場面バランス機構の画像出力の内容が変動可能な数値領域にわた っている第２のディジタル符号を出力する場面バランス機構にかけられ、前記場 面バランス機構の画像出力の内容が変動可能な領域にわたっている時に、前記数 値化された画像のデータ・ベース出力のダイナミック・レンジを数値の前記領域 を越えて拡張可能とする方法であり、前記第２のディジタル符号を前記所定の解 像度を有するが、前記数値化された画像データ・ベースのダイナミック・レンジ より小さい画像内容値を有する第３のディジタル符号に変換する過程を含むこと を特徴とする方法。
5. ５．前記の過程が、前記第２ディジタル符号値を第３ディジタル符号値に変換し 、第３ディジタル符号値のレンジの一端が前記数値化された画像データ・ベース のダイナミック・レンジの対応端からオフセットされる過程を含むことを特徴と する請求の範囲第４項記載の方法。
6. ６．前記の過程が、前記第２ディジタル符号値を第３のディジタル符号値に変換 し、第３のディジタル符号値の他の一端が前記符号化された画像データ・ベース のダイナミック・レンジの対応端からオフセットされる過程を含むことを特徴と する請求の範囲第５項記載の方法。
7. ７．写真媒体にとらえられた画像を数値化する方法であって、（ａ）前記写真媒 体を、前記写真媒体によってとらえられた前記画像の内容を表す第１のディジタ ル符号を発生する光学−電子変換装置に光学的に結合し、（ｂ）第２のディジタ ル符号を出力する所定の画像調整オペレータに応じて前記第１のディジタル符号 を処理し、この場合前記所定の画像調整オペレータの画像出力の内容が、変動可 能な数値の領域に対応する所定の符号化解像度を有しており、そして （ｃ）前記所定の解像度を有するが、前記所定の画像調整オペレータの画像出力 の内容が変動可能な数値の範囲よりも小さい範囲をカバーするように前記第２デ ィジタル符号を第３のディジタル符号に変換する過程を有することを特徴とする 方法。
8. ８．前記所定の画像調整オペレータが場面バランス機構より構成されることを特 徴とする請求の範囲第７項記載の方法。
9. ９．（ｃ）項の過程に、第３ディジタル符号値の範囲の上限が、前記数値化され た画像データ・ベースのダイナミック・レンジ以下であるように、前記第２のデ ィジタル符号を第３のディジタル符号に変換する過程が含まれることを特徴とす る請求の範囲第７項記載の方法。
10. １０．（ｃ）の過程に、第３のディジタル符号値の範囲の下限が、前記数値化さ れた画像データ・ベースのダイナミック・レンジの下限値を越えるように前記第 ２のディジタル符号値を第３のディジタル符号値に変換する過程が含まれること を特徴とする請求の範囲第７項記載の方法。
11. １１．（ａ）の過程に、前記写真画像捕捉媒体にとらえられた画像のカラー内容 を表す第一のディジタル符号を出力する光学−電子走査装置を用いて、カラー写 真画像捕捉媒体を走査する過程が含まれることを特徴とする請求の範囲第７項記 載の方法。