JPH08329241A - コントラスト改良方法 - Google Patents

コントラスト改良方法

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JPH08329241A
JPH08329241A JP8156259A JP15625996A JPH08329241A JP H08329241 A JPH08329241 A JP H08329241A JP 8156259 A JP8156259 A JP 8156259A JP 15625996 A JP15625996 A JP 15625996A JP H08329241 A JPH08329241 A JP H08329241A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然景色イメージにおけるコントラスト改良
方法を提供する。 【解決手段】 コントラスト改良方法は、イメージの重
要な区域を表すヒストグラムを生成するステップ(430)
と、イメージの強い山及び谷を小さくするためにフィル
タによってヒストグラムをフィルタ処理するステップ(4
32) と、フィルタ処理されたヒストグラムに基づいて、
入力信号を出力信号へマッピングして、イメージのため
の階調再現曲線を生成するステップ(434) と、生成され
た階調再現曲線を用いてイメージを再現するステップ(4
36) と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然景色絵画的イ
メージ（画像）を有するディジタルイメージの外観を改
良するための方法及び装置に向けられ、特に、そのよう
なイメージ内でのコントラストを改良するための方法に
向けられる。
【０００２】
【従来の技術】イメージに対して行われる１つの特定の
改良は、コントラストの強調（エンハンスメント）であ
る。コントラストは、イメージのダイナミックレンジ、
又はイメージが形成される可能な濃度内での濃度の範
囲、の知覚に言及する。経験的に言うと、好ましいイメ
ージは比較的コントラストが高い、即ち、イメージが可
能なダイナミックレンジ全体を使用する。イメージのダ
イナミックレンジは、イメージ上でヒストグラムを形成
することによって経験的に測定可能であり、そこで、イ
メージ内の幾つのピクセル（画素）が可能な強度の範囲
内で特定の強度を有するかを決定する。好ましいイメー
ジは、イメージのダイナミックレンジ全体が使用される
ことを示すヒストグラムによって特徴付けられる傾向が
あった。ダイナミックレンジ全体に及ぶヒストグラムを
生成するようにイメージを変更するアルゴリズムがあ
る。最も一般的なアルゴリズムはヒストグラム平坦化
（flattening）／ヒストグラムイコライゼーションアル
ゴリズムであり、以下に記載される。ゴンザレス(R. C.
Gonzales)及びフィッテス(B. A. Fittes)による「相互
作用イメージ強調のためのグレーレベル変換(Gray leve
l transformation for interactive image enhancemen
t) 」(Proc. Second Conference on Remotoly MannedSy
stems, 1975 年) 、ホール(E. L. Hall)による「コンピ
ュータイメージ強調のためのほぼ均一な分配(Almost un
iform distributions for computer image enhancemen
t) 」(IEEE Trans. Comput. C-23, 207-208頁、1974年)
、プラット(W.K. Pratt) 著「ディジタルイメージ処理
(Digital Image Processing)」(Wiley,ニューヨーク、1
978年) 、エクストロム(M. P. Ekstrom) 著「ディジタ
ルイメージ処理技術(Digital Image Processing Techni
ques) 」(Academic Press, オーランド、1984年) 、ル
ース(J. C. Russ)著「イメージ処理ハンドブック(The I
mage Processing Handbook) 」(CRC Press, ボカラト
ン、1992年) 。しかしながら、ヒストグラムが全体的に
平坦であると、その使用が視覚的に楽しませるイメージ
を生成するためであった多くの場合において、望ましく
ないイメージアーチファクト（人工生成物）が見られ
る。ヒストグラムイコライゼーション技術は、医学的使
用又は遠隔探査使用のように、その使用がイメージでの
特徴を検出する必要がある場合にうまくはたらく。ヒス
トグラムイコライゼーション技術の変形は、パイザー
(S. M. Pizer) 他による「適応ヒストグラムイコライゼ
ーション及びそのバリエーション(Adaptive histogram
equalization and its variations)」(Comput. Vision
graphics and Image Proc. 39, 355-368頁、1987年) 及
びその引用にあるような、適応ヒストグラムイコライゼ
ーション(AHE) として知られている。AHE はまた、イメ
ージの美観は重要でないが、イメージの情報内容（即
ち、詳細がどの程度よく見えるか）が重要なときにうま
くはたらく傾向にある。これらの目的及び前提が適当で
ないならば、ヒストグラム平坦化とその既知の変形はう
まくはたらかない。
【０００３】また、ゴンザレス(R. C. Gonzales)及びウ
インツ(P. Wintz)著「ディジタルイメージ処理(Digital
Image Processing)」における「ヒストグラム変更技術
によるイメージ強調(Image Enhancement by Histogram
Modification Techniques)」(Addison-Wesley Publishi
ng, 1977年、118 頁以下参照) が示され、ここで公知の
ヒストグラム平坦化関数が説明されている。
【０００４】特開平７−２２２００６では、自然景色イ
メージにおけるコントラストを改良するための方法が教
示されており、そこで、イメージは、カラー座標の元の
セットから、１つの項が全体のイメージ強度又は濃度と
関係する表現ヘと変換される。イメージの全体ヒストグ
ラムはその項に対して導出され、イメージにおける各可
能なレベルの濃度でのピクセルの数をプロットする。そ
のヒストグラムは、強い山と谷を弱める機能を有するが
ヒストグラムの平坦な部分に影響を及ぼさない特徴を有
するフィルタによって処理される。フィルタ処理された
ヒストグラム信号は、イメージが出力される装置でのＴ
ＲＣマッピングを制御するために用いられる。上記の方
法を用い、更に、各々がイメージセグメントの局所ヒス
トグラム信号によって示される多数のセグメントへイメ
ージを分割して、最も多くのイメージ情報を有する可能
性の高い区域でコントラストが概算される。各局所ヒス
トグラム信号は全体ヒストグラムと比較されて、局所イ
メージのばらつきを決定する。局所ヒストグラムの全体
ヒストグラムとの比較から、適切なヒストグラム信号が
導出されて、適したヒストグラムフィルタに向けられ
る。適切なイメージヒストグラムから導出されたＴＲＣ
は、イメージのカラーチャネルへ使用される。
【０００５】このように決定された対象となる領域が、
イメージの外観を改良するのに必要な情報を十分に提供
しない場合に問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明に従って、自然景色イメージにおい
てコントラストを改良するための方法が提供される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様に従っ
て、自然景色イメージのコントラストは、ａ）イメージ
の重要な区域を表すヒストグラムを生成し、ここで、重
要な区域がイメージのダイナミックレンジの重要な部分
で表された区域と、イメージの黒点及びイメージの白点
が発生する区域の双方を含み、ｂ）イメージの強い山及
び谷を小さくするためにフィルタによってヒストグラム
をフィルタ処理し、ｃ）フィルタ処理されたヒストグラ
ムに基づいて入力信号を出力信号へマッピングして、イ
メージのための階調再現曲線（トーンリプロダクション
カーブ）を生成する、ことによって改良可能である。
【０００９】本発明の１態様に従って、電子信号のセッ
トとして記録される自然景色イメージにおいてコントラ
ストを改良するための方法が提供され、自然景色イメー
ジを形成する元の電子信号の少なくとも１つの構成要素
が、イメージの強度を表す信号と共に設けられることを
保証するステップと、電子信号の強度構成要素から、局
所ヒストグラム信号のセットを導出するステップとを備
え、各局所ヒストグラム信号はイメージの領域において
イメージ内の各可能な強度レベル信号の数を表し、局所
ヒストグラム信号のサブセットを、自然景色イメージの
最大ダイナミックレンジを表すとして選択するステップ
と、領域単位で、イメージの電子信号内の黒点及び白点
の位置を決定するステップと、黒点及び白点が発生する
領域を表すヒストグラムが、局所ヒストグラム信号のサ
ブセットのメンバであることを保証し、メンバでなけれ
ば、メンバを追加するステップと、局所ヒストグラムの
サブセットを選択された重み付け関数と組み合わせて適
切なヒストグラムを生成するステップと、信号における
強い山及び谷を小さくする特徴を有するフィルタによっ
て適切なヒストグラム信号を処理するステップと、フィ
ルタ処理されたヒストグラム信号を用いて、入力信号の
出力駆動信号への階調マッピングを導出するステップ
と、自然景色イメージを形成する各電子信号毎に、導出
された階調マッピングを用いて、電子信号を出力駆動信
号へとマッピングするステップと、を備える。
【００１０】ある一定の場合において、対象となる領域
は、ダイナミックレンジを参照することによってのみ指
定されるならば、イメージコントラストを改良するため
の十分な情報を提供しない。従って、イメージの黒点及
び白点が決定されるシステムでは、そうした値がコント
ラストを強調するために使用されてもよいことが分かっ
た。
【００１１】自動イメージ強調システム内では、データ
は幾つかのイメージアナライザ同士の間の共用されたコ
ンテキスト（文脈）として存在する。各アナライザは、
必要なステップを実行し、共用されたコンテキストを介
してダイナミックにアクセスされる解析データを記憶す
る。米国特許出願第０８／１３３、２３１号にあるよう
に、選択された対象となる領域（ＲＯＩ）を用いて自動
処理を実行する場合、関連するイメージ部分の単一のヒ
ストグラムは、選択されたヒストグラムの重み付けされ
た和として生成される。これらの例で使用される重み付
け係数は、全ての選択された局所ヒストグラムにおいて
同一であった。次に、結果となるヒストグラムが、イメ
ージ全体に使用される変更されたヒストグラム平坦化ア
ルゴリズムを用いて、イメージ強調のためのＴＲＣを決
定するために用いられる。
【００１２】本発明の他の態様に従って、電子信号によ
って表される自然景色イメージにおいてコントラストを
改良するための方法が提供され、 ａ）イメージの重要な区域を表すヒストグラムを生成す
るステップを備え、ここで、重要な区域が ｉ）イメージのダイナミックレンジの重要な部分で表さ
れた区域と、 ｉｉ）イメージの黒点及びイメージの白点が発生する区
域と、の双方を含み、 ｂ）イメージの強い山及び谷を小さくするためにフィル
タによってヒストグラムをフィルタ処理するステップ
と、 ｃ）フィルタ処理されたヒストグラムに基づいて、入力
信号を出力信号へマッピングして、イメージのための階
調再現曲線を生成するステップと、 ｄ）生成された階調再現曲線を用いてイメージを再現す
るステップと、を備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面は本発明の実施例を説明する
ためであって、これを制限するためではない図面を参照
すると、本発明に使用されるのが好ましい図１の走査−
印刷(scan-to-print) システムが参照される。
【００１４】図１は、カラーイメージのためのＲＧＢ空
間又は白黒イメージのための濃度空間に設けられるイメ
ージ信号を生成する、白黒スキャナ又はカラースキャナ
になりうるスキャナ１０を示す。対象となるこれらのイ
メージは自然において絵画的である、即ち、これらのイ
メージが自然景色を表す。あるコンピュータが生成した
結像(imagery) は自然景色を表すとみなされることもあ
るが、観察されるイメージは主に被走査写真である。イ
メージ自体はピクセルによって形成されるが、ここで各
ピクセルは白レベルと黒レベルの間を可変するグレー値
を有する。計算が８個のビットの情報で行われる現行上
望ましいシステムにおいて、256 個のレベルのグレーが
使用可能である。ピクセルはまた位置によって識別され
る、即ち、ピクセルが、走査線の位置によって識別され
るイメージ内の独自の区域、及びページ（紙面）の走査
線位置を形成する。従って、色はイメージにおける各カ
ラーピクセル毎にグレーピクセルのトリプレットによっ
て表され、グレーピクセルの各トリプレットが各分離で
色を形成し、一体となってカラーピクセルを形成する。
【００１５】スキャナ１０の出力は、ここで更に画定さ
れる自動イメージ強調システムに向けられる。本発明の
目的のために、自動イメージ強調システムは、原稿内
で、絵画的及び非絵画的イメージ区域を含むイメージの
タイプを識別できる分割システムを含んでもよい。ここ
で記載される自動イメージ強調システムの出力は、プリ
ンタ、ＣＲＴ、又は同様の装置に向けられると仮定され
る。これらの装置は多くの特徴を有し、レーザプリン
タ、インクジェットプリンタ、ＬＥＤディスプレイ、或
いは、ＣＲＴディスプレイであってもよい。しかしなが
ら、これらの装置はグレイ絵画的イメージの表示を共に
必要とする。これは、グレイ印刷又は擬似グレイ印刷に
よって行われる。
【００１６】本発明のイメージ強調システムによって処
理するためのデータを導出することによって、原稿イメ
ージを表す信号を生成するために、複写プラテン上に置
かれ、スキャナの電子光学システムによって走査された
原稿上で前走査が行われてもよい。また、イメージは、
予め走査された又は何らかの他のシステムから導出され
た、メモリから自動イメージ強調システムへ向けられて
もよく、その場合、受信されたイメージは必要に応じて
サンプリングされる。自動イメージ強調システムが、記
載される方法に従って処理するために適切にプログラミ
ングされた、パーソナルコンピュータ又はワークステー
ション上で行われてもよいことは明確である。
【００１７】前走査はアンダーサンブリングされる(und
ersampled)、即ち、イメージはコントラストを強調する
目的のために、システムの最高の解像度でサンプリング
される必要がない。実際、イメージ全体を表し、イメー
ジ全体に分散された比較的少数のピクセルが、この目的
のためにイメージを正確に表すことができると判断され
た。本実施例では、およそ512 x 512個のピクセルのイ
メージから導出されたピクセルのブロックを用いる。こ
の選択の主な目的は、ソフトウェアイメージ強調システ
ムが絵画的イメージを処理できる速度を上げることであ
る。一般的なイメージ分析でのサンプリングは、ここに
記載される本発明の処理で示される結果を実質的に改良
せず、必要とされるソフトウェア処理時間を著しく増加
する。記載される本発明の処理のハードウェアの実施例
は、イメージをアンダーサンプリングしないと決定する
こともある。
【００１８】概して、本発明が使用するシステムは図１
にあるように示される。明らかになるように、ここで
は、ＲＧＢ空間によって形成される自然景色イメージ
は、最初に、ＲＧＢ値を強調処理のための選択されたカ
ラー空間へと変換するカラー空間変換器１２に向けられ
る。カラー空間変換器１２の出力は、より詳細に記載さ
れ、プリンタ１８等の出力装置のＴＲＣコントローラ１
６を駆動する信号を生成する、自動イメージ強調装置１
４によって処理される。ＴＲＣコントローラ１６は、処
理されたデータを任意の出力バッファ２０へ伝達し、続
いてプリンタ１８又は他の出力装置へ伝達する。以下に
より十分に記載されるように、本発明を実施するとイメ
ージ毎にＴＲＣが変化する。ＴＲＣコントローラ１６
は、装置独立データストリームを印刷又は表示するため
に使用される装置依存データへ調整するために一般的に
用いられるＴＲＣコントローラと別個に又は一体的に作
動してもよいことは明らかである。
【００１９】作動される自動イメージ強調装置の各処理
ステップを見ると、第１ステップにおいて、スキャナ１
０等から最初に受信された最初のカラーイメージデータ
は、最初にＲＧＢ空間、即ち、赤−緑−青空間にあると
仮定され、本発明の処理では、カラー空間変換器１２に
おいて最初に輝度空間（ＹＣ1 Ｃ2 ）へ変換されなけれ
ばならない。他のイメージ処理ではＲＧＢ値を輝度／ク
ロミナンス（色）空間へ変換するのが一般的であるため
に、イメージが既に輝度空間にあることは可能である。
ＹＣ1 Ｃ2 空間は、本発明の処理が実行される有用な空
間であり、ゼロックス(Xerox) ＹＥＳ空間はこのような
空間の内の１つの可能な実施例である。いかなる空間が
使用されようとも、ゼロックスＹＥＳのＹ（「ゼロック
スカラー符号化標準(Xerox Color Encoding Standard)
」(XNSS 289005, 1989) 等の、人間の明るさ又は暗さ
の視覚的知覚に関する構成要素を有さなければならな
い。以下、本発明はゼロックスＹＥＳカラー空間を用い
て説明される。
【００２０】本発明の処理の残りを説明するために、図
２のイメージが参照される。図２は、８ビットグレイピ
クセルによって実際のカラーイメージを白黒の線図で再
現したものである。この使用のために線図によって表さ
れる元のイメージを再現するのは難しいが、以下の図面
で示されるデータは実際のイメージのためである。
【００２１】自動イメージ強調装置１４内で行われる次
のステップは、イメージをあるシステムパラメータによ
って測定することである。本実施例では、絵画的イメー
ジの輝度又はＹ構成要素の全体ヒストグラムが導出され
る。図３に示されるヒストグラムは、イメージで起こり
うる各輝度値でのピクセル数のマップである。全体ヒス
トグラムは、図２のイメージ全体に関する。８ビット空
間等の、マルチビット空間で処理するならば、輝度値は
０から255 の間で分配されることが分かる。
【００２２】次に、イメージ全体の全体ヒストグラムに
加え、図４を参照すると、イメージは、寸法が必ずしも
同じでなくあらゆる方法で順序付けられる局所区域のセ
ットへと分割されて、各局所区域からのヒストグラムが
導出される。複数の局所ヒストグラムは、処理のために
望ましいことが判断されている。局所区域ヒストグラム
は、視覚的コントラストが全体現象でなく、従って、全
体測定と共に局所測定を必要とするために、導出され
る。つまり、イメージの局所パラメータ及び全体パラメ
ータの双方がコントラストの一般的な知覚に影響を及ぼ
す。また、多数のイメージにおいて、局所性はイメージ
部分の何らかの相対的重要性を示す。更に、コントラス
ト調整に関係のない広い背景区域は、コントラスト調整
を困難にするように全体ヒストグラムを傾斜させる傾向
にあることが示されている。これらの広い背景区域の影
響は、全体ヒストグラムの他に局所ヒストグラムを用い
ることによって小さくすることが可能である。
【００２３】強調処理の次のステップは、全体ヒストグ
ラムを基準ヒストグラム、本例では平坦なヒストグラ
ム、と比較する。ここで定義される平坦なヒストグラム
とは、イメージ内に起こりうる各濃度又は輝度毎に均一
な数のピクセルカウントを提供する基準信号である。全
体ヒストグラムは、分散値(variance)の形でコントラス
トの全体測定を行うために平坦なヒストグラムと比較さ
れる。分散値Ｖは、以下の数式によって表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】ここで、"c" は再正規化定数である。ここ
で、H(i)は考慮中のイメージのヒストグラム関数を表
す。
【００２６】R(i)は平坦なヒストグラム又は基準値を表
す。i はn 個のピクセルを有するイメージにおける特定
の２次元ピクセル位置を表す。
【００２７】概して、分散値を参照すると、値が小さい
ほど、ヒストグラムが平坦になる。平坦なヒストグラム
信号が、「平坦(flat)」ではないが、むしろ望ましい基
準を表すように作成されてもよいことは明確である。
【００２８】図５（Ａ）乃至（Ｄ）、図６（Ａ）乃至
（Ｄ）、図７（Ａ）乃至（Ｄ）、及び図８（Ａ）乃至
（Ｄ）は、図４の局所ヒストグラムレイアウトを使用す
る局所ヒストグラムを示す。ここで、図５（Ａ）乃至
（Ｄ）が１列目のヒストグラムを示し、図６（Ａ）乃至
（Ｄ）が２列目を示し、図７（Ａ）乃至（Ｄ）が３列目
を示し、図８（Ａ）乃至（Ｄ）が４列目を示す。ＡＵ
（相対的関係だけが重要な任意の単位）における分散値
もまた、イメージセグメントに対応する局所ヒストグラ
ムの各々毎に以下のように決定される。 全体ヒストグラムの分散値は、20.9 AU の値を有する。
イメージセグメント（3,1 ）と（1,3 ）を比較すること
で分かるように、局所ヒストグラムの分散値は著しく異
なり、29から447 までの数字に及ぶ。
【００２９】次に、最小の分散値によって形成される、
最も良くイコライゼーションされたヒストグラムを求め
て、全体ヒストグラム分散値と局所ヒストグラム分散値
が比較される。これを実行するために、定数αによって
乗じられた全体分散値が局所ヒストグラム値と比較され
る。定数αは２つの分散値をイコライゼーションするた
めに選択される。イメージを通して、全体ヒストグラム
値が局所ヒストグラム値よりも平坦ならば、全体ヒスト
グラムは「適切な(relevant)」ヒストグラムと称され、
次の処理で使用される。また、１以上の局所分散値が Ｖl ≦ ＶG x ＴV より小さいならば、局所ヒストグラムは適切なヒストグ
ラムを形成するために用いられ、続く処理で使用され
る。（ここで、Ｖl は局所分散値、ＶG は全体分散値、
ＴV は分散スレショルド（しきい値）である。）図１０
に示される例では、分散スレショルドに対する一定の乗
数は、一般的イメージに良い結果を与えることが分かっ
ている"2" と選択され、比較のための全体分散値の数字
がおよそ42 AU (2 x 20.9)となる。図９では、42より小
さい局所分散値の数をもつ全ての局所ヒストグラムが適
切な局所ヒストグラムとしてマークされる。図９及びを
図４を比較することによって分かるように、背景の広い
断片（局所ヒストグラム(0,0),(0,1)等）はイメージに
適さないと考えられる。適切な局所ヒストグラムの重み
付けされた和は、図１０に示される適切な全体ヒストグ
ラムを導出するために用いられる。この場合、単純化の
ために、全ての適切な局所ヒストグラムに均一の重み付
けが用いられた。
【００３０】なお、乗数"2" は、適切な局所ヒストグラ
ムと適切でない局所ヒストグラムとを区別をする１つの
形に過ぎなかった。もう１つの方法には、最も低い分散
値を有する局所ヒストグラムの固定数を選択することが
ある。更にもう１つの方法には、分散値が増えるに従っ
て重み付け因数（ファクタ）が減少する、全ての局所ヒ
ストグラムの重み付けされた和を使用することがある。
更にもう１つの方法では、少なくとも予め決定された数
Ｔの局所ヒストグラムが、指定された適切な局所ヒスト
グラム又は前述の方法のあらゆる組み合わせである場合
にのみ、局所ヒストグラムが適切であると考えられる。
【００３１】この表から、上記処理によって選択された
情報が空に位置することが分かる。これは特定のイメー
ジでは正しいが、図１０で選択された領域の適切なヒス
トグラムの組み合わせは、全体としてイメージのダイナ
ミックレンジを正確に反映しない。この処理は、ダイナ
ミックレンジが小さいイメージの区域ではうまくはたら
かない。
【００３２】本発明に従って、選択された領域は、共用
されたコンテキストからの他の情報を用いることによっ
て、イメージのフルダイナミックレンジを表すのを保証
するために検証される。新たに生成されたヒストグラム
を、露光アナライザ（例えば、米国特許第５、４１４、
５３８号参照）で生成される測定値と比較する必要があ
る。選択された局所ヒストグラムがイメージのフルダイ
ナミックレンジを表さないと決定されるならば、追加の
局所ヒストグラム領域がコントラスト解析へ加えられな
ければならない。
【００３３】従って、適切なヒストグラムを選択するた
めのより適切な方法は、イメージの黒点及び白点が配置
される局所ヒストグラム反映区域を含むことである。黒
点及び白点は、それぞれ、イメージ内の実際の最も暗く
測定された点及び／又は最も明るく測定された点、或い
は、最も暗い点／最も明るい点として定義される値、と
される。前者の定義を用いるが、後者の定義は、特定の
イメージ又はいかにイメージがデジタル化されたかにつ
いてより多くのことが知られるならば、これらのパラメ
ータを調整する能力を許容する。
【００３４】その例のイメージでは、黒点及び白点は、
局所分散値の測定がそれぞれ90及び380 の領域(0,3) 及
び(3,0) に配置される。なお、局所ヒストグラムの選択
ではこれらの領域を最初に含まなかった。図１２は、図
１１の強調表示された領域が適切なヒストグラムになる
変更された領域選択を用いるヒストグラム値を示してい
る。予め選択された領域と互換性をもつために、新たな
領域のヒストグラムもまた重み付けされなければならな
い。
【００３５】局所領域内の黒点及び白点を含んだイメー
ジを処理することによって、イメージのダイナミックレ
ンジがより良く表示される。強調された適切なヒストグ
ラムはまた、次の整合性検査のために、共用されたコン
テキストで使用されてもよい。
【００３６】次に標準ヒストグラムイコライゼーション
ルーチンの入力として用いられる最後の変更されたヒス
トグラムを得るために、適切なヒストグラムをフィルタ
処理することによって、処理は続く。このようにして、
ヒストグラム特性を維持すると共に、同時に標準ヒスト
グラムイコライゼーション処理の簡単さを維持する、所
望の結果を達成することができる。
【００３７】従って、ヒストグラム曲線は、 Ｈ（ｉ）β の関数によって処理することによって平坦にされること
が可能である。（ここでβは１より小さい。）実験によ
り、βは５分の１で所望の結果を生じるのが可能なこと
が決定された。また、βはユーザ制御下であってもよ
い、即ち、ユーザがイメージを見て満足できる結果が得
られるまでβを変化する。また、βをイメージから、或
いは、予め決定された関数によって決定してもよい。
【００３８】概して、元のヒストグラムの内の最も減少
する非直線関数は、適切なヒストグラム上でフィルタ処
理としてはたらく。フィルタ関数の主な属性は、ヒスト
グラムのばらつきを少なくし、元のイメージデータより
も平坦又は均一の分配を有する最後の変更されたヒスト
グラムを生じることである。これは、図３の元のヒスト
グラムを図１５の最後の変更されたヒストグラムと比較
することで見られる。図１２に示されるヒストグラム
は、図３に示されるヒストグラムよりもばらつきが少な
いことが明らかである。この図１２の変更されたヒスト
グラムは、イメージ強調の階調再現曲線、即ち、ＴＲ
Ｃ、を計算するための、標準ヒストグラムイコライゼー
ションルーチンを用いて平坦にされる。図１２のヒスト
グラムから導出されるＴＲＣは、図１３に示される。Ｔ
ＲＣ曲線は、イメージ強調のために、システム内での入
力対出力の関係を示す関数である。次に、この関数はフ
ル入力イメージへ適用される。図１３に示されるＴＲＣ
は、図１２のヒストグラムを備えたイメージを平坦化又
はイコライゼーションされたヒストグラムを有するイメ
ージへと変形する。しかしながら、本発明において、導
出されたＴＲＣは、図１２に対応するイメージ上で作用
するために用いられるのでなく、むしろ図３に対応する
イメージ上で作用するために用いられる。図１５は、図
１３で示されるＴＲＣを用いて元の入力イメージを変更
した結果となるヒストグラムを示す。図１５のヒストグ
ラム（黒点、白点解析による）を図１４のヒストグラム
（黒点、白点解析によらない）と比較すると、イメージ
のより暗い領域において詳細が維持されるのが示されて
いる。この特定の場合には、白点の使用は殆ど影響を及
ぼさなかった。
【００３９】β＝0.33、β＝0.25、及びβ＝0.2 等の関
数を使用することによって、イメージコントラスト強調
において良好な成果が示された。概して、ヒストグラム
をフィルタ処理するために用いられる関数は、ルート関
数として容易に実施可能であると言われている。ここで
は、β＝０は最後の変更されたヒストグラムを平坦に
し、従って、結果となるＴＲＣがデータ上で処理を行わ
ない、即ち、コントラスト強調がない。β＝１は最後の
変更されたヒストグラムで処理を行わないので、結果と
なるＴＲＣがイメージヒストグラムをイコライゼーショ
ンする、即ち、強いコントラスト強調となる。
【００４０】次に、決定されたＴＲＣ関数は、輝度／ク
ロミナンス空間で形成されるイメージの輝度値へ使用さ
れ、許容される結果を生む。しかしながら、更に、同じ
ＴＲＣ曲線は、元来形成されたようなイメージの赤、緑
及び青のイメージ構成要素の各々に使用可能である。こ
れにより、多少良好な結果を生むように見られる。
【００４１】図１６に示されるフローチャートによって
プロセスを再検討すると、ステップ４００において、R,
G, B （赤緑青）データが入力データの源から受信され
る。ステップ４０２において、データが低い解像度で任
意にサンプリングされ、ステップ４０４にて、ＲＧＢデ
ータがＹＣ1 Ｃ2 データへ変換される。ステップ４０４
では、全体ヒストグラム及び幾つかの局所ヒストグラム
を並列処理するための分岐を開始する。ステップ４０６
において、イメージの全体ヒストグラムが導出され、ス
テップ４０７にて、全体ヒストグラムのために分散ＶG
が計算される。一方、ステップ４１０、４１２及び４１
４では、イメージはＮ個の区域に分割され、各区域の局
所ヒストグラムが導出され、各局所ヒストグラムのため
に分散値Ｖn が計算される。ステップ４２０、４２２、
及び４２４において、各局所分散値が乗数αによって調
整された全体分散値と比較され、調整された全体分散値
より小さいならば、ヒストグラムｎがマークされる。プ
ロセスは、Ｎ個の区域の各々が処理されるまで続く。ス
テップ４２６では、マークされたヒストグラムは、少な
くともＴ個の局所ヒストグラムがマークされたかどうか
を確かめるために再検討される。印付けられていないな
らば、ステップ４２８において、全体ヒストグラムが次
の処理のために呼ばれる。次に、ステップ４２９にて、
他の処理のコンテキストに対して局所ヒストグラムを検
査するためにサブルーチンが入れられる。
【００４２】本発明に従い、図１７を参照すると、ステ
ップ５００において、イメージの黒点及び白点に関する
情報が得られる。この情報はイメージ処理の露光制御部
分から得られると仮定されるが、この処理専用に独立し
て導出されることも可能である。ステップ５０２におい
て、黒点の領域及び白点の領域を反映する局所ヒストグ
ラムが、それぞれ黒点の領域及び白点の領域のために得
られる。次に、ステップ５０４及び５０８において、各
局所ヒストグラムが、それぞれ、コントラスト調整のた
めに既に選択されたかどうかを決定するためにテストさ
れる。選択されていなければ、ステップ５０６及び５１
０にて、局所ヒストグラムが確実に選択される。選択は
選択された局所ヒストグラムのリストへ戻されて、ステ
ップ５１２で次の処理が行われる。
【００４３】次に、少なくともＴ個のヒストグラムが印
付けられたならば、ステップ４３０において、印付けら
れた局所ヒストグラムの重み付けされた和が、適切なヒ
ストグラムを生成するために形成される。ステップ４３
２において、ヒストグラム平坦化関数がヒストグラムに
使用される。結果となる最後のヒストグラム関数から、
ステップ４３４において、新たなＴＲＣマッピングが計
算され、そこからステップ４３６において、コントラス
トの補正されたイメージが補正されたＴＲＣマッピング
を用いて印刷又は表示されることが可能になる。
【００４４】もう１つの実施例では、図１６のステップ
４２０の分散値乗数αは全体分散値Ｖg の関数とされ
る。低い全体分散値では、ステップ４２０に示されるよ
うな簡単な乗数が用いられる。ここで、Ｖg ＜50＝Ｖ
low の値が、低い全体分散値を良く表示することが分か
っている。適度の全体分散値では、αＶlow より少ない
分散値を有する局所ヒストグラムの数が決定され、その
数が少なくとも局所ヒストグラムの予め決定された数Ｔ
よりも大きいならば、それらのヒストグラムが適切なヒ
ストグラムと称される。決定された数がＴ個の局所ヒス
トグラムよりも少ないならば、αＶmoderateよりも少な
い分散値を備えた全ての局所ヒストグラムが適切である
と考えられる。この場合、ステップ４３２のヒストグラ
ム平坦化関数が増加される、即ち、より強い平坦化が行
われる。ここで50≦Ｖg ＜100 ＝Ｖmoderateの値は、適
度な全体分散を良く示すことが分かっている。高い全体
分散値では、Ｖg ＞Ｖmoderateであり、適切な局所ヒス
トグラムの決定は、Ｔ個より少ない局所ヒストグラムが
αＶmoderateより少ない分散値を有する場合を含むため
に増補される。この場合、ヒストグラム平坦化が更に増
加される。β＝0.2 のヒストグラム平坦化パラメータ
は、十分な数のαＶlow より少ない適切な局所ヒストグ
ラムを有するイメージ上で良好にはたらく。β＝0.1 の
パラメータは、十分な数のαＶmoderateより少ない、適
切な局所ヒストグラムを有するイメージ上で良好にはた
らく。β＝0.0 は残りのイメージ上で良好にはたらく。
βの値のばらつきは、ヒストグラム平坦化の有効性にお
ける信頼性を減らして、分散値が増加するにつれてヒス
トグラム平坦化関数を弱める。例外的に大きい分散値を
もつある点では、平坦化はオフにされる（β＝0.0 ）。
【００４５】本発明は、ディジタルコンピュータ又はマ
イクロプロセッサを作動するための、説明された関数を
達成するアプリケーションソフトウェアを通じて、おそ
らく最適な速度を提供するハードウェア回路を通じて、
或いは、ソフトウェアとハードウェアの何らかの組み合
わせを通じて、達成されることが確実に理解される。
【００４６】β＝0.0 の場合、単にイメージダイナミッ
クレンジを引き延ばすのを許容することによって増補さ
れることが確実に理解される。
【００４７】
【発明の効果】本発明は上記より構成され、自然景色イ
メージにおいてコントラストを改良するための方法が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いるシステムのブロック図を示す。
【図２】再現目的のためにラインイメージへ減少された
一例のイメージを示す。
【図３】図２のために導出されたヒストグラムを示す。
【図４】複数のサブイメージに分割された図２の一例の
イメージを示す。
【図５】（Ａ）乃至（Ｄ）は、図２の各サブイメージ毎
のヒストグラムを示す。
【図６】（Ａ）乃至（Ｄ）は、図２の各サブイメージ毎
のヒストグラムを示す。
【図７】（Ａ）乃至（Ｄ）は、図２の各サブイメージ毎
のヒストグラムを示す。
【図８】（Ａ）乃至（Ｄ）は、図２の各サブイメージ毎
のヒストグラムを示す。
【図９】ヒストグラムがイメージの適切なヒストグラム
を形成する、局所領域の最初の選択を示す。
【図１０】図９の適切なヒストグラムを示す。
【図１１】ヒストグラムがイメージの他の適切なヒスト
グラムを形成する、局所領域の他の選択を示す。
【図１２】図１１の適切なヒストグラムを示す。
【図１３】イメージの再現のために導出されたＴＲＣ曲
線を示す。
【図１４】図９の局所領域を用いてイメージを処理した
後のイメージヒストグラムを示す。
【図１５】図１１の局所領域を用いて処理した後のイメ
ージヒストグラムを示す。
【図１６】本発明のプロセスのフローチャートを示す。
【図１７】本発明のプロセスのフローチャートを示す。
【符号の説明】
１０ スキャナ １２ カラー空間変換器 １４ 自動イメージ強調装置 １６ ＴＲＣコントローラ １８ プリンタ／ディスプレイ ２０ 出力バッファ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子信号のセットとして記録される自然
    景色イメージにおいてコントラストを改良するための方
    法であって、 自然景色イメージを形成する元の電子信号の少なくとも
    １つの構成要素が、イメージの強度を表す信号と共に設
    けられることを保証するステップと、 電子信号の強度構成要素から、局所ヒストグラム信号の
    セットを導出するステップとを備え、各局所ヒストグラ
    ム信号はイメージの領域においてイメージ内の各可能な
    強度レベルでの信号の数を示し、 局所ヒストグラム信号のサブセットを、自然景色イメー
    ジの最大ダイナミックレンジを表すとして選択するステ
    ップと、 領域単位で、イメージの電子信号内の黒点及び白点の位
    置を決定するステップと、 黒点及び白点が発生する領域を表すヒストグラムが、局
    所ヒストグラム信号のサブセットのメンバであることを
    保証し、メンバでなければ、メンバを追加するステップ
    と、 局所ヒストグラムのサブセットを選択された重み付け関
    数と組み合わせて適切なヒストグラムを生成するステッ
    プと、 信号における強い山及び谷を小さくする特徴を有するフ
    ィルタによって適切なヒストグラム信号を処理するステ
    ップと、 フィルタ処理されたヒストグラム信号を用いて、入力信
    号の出力駆動信号への階調マッピングを導出するステッ
    プと、 自然景色イメージを形成する各電子信号毎に、導出され
    た階調マッピングを用いて、電子信号を出力駆動信号へ
    とマッピングするステップと、 を備えるコントラスト改良方法。
  2. 【請求項２】 電子信号によって表される自然景色イ
    メージにおいてコントラストを改良するための方法であ
    って、 ａ）イメージの重要な区域を表すヒストグラムを生成す
    るステップを備え、ここで、重要な区域が ｉ）イメージのダイナミックレンジの重要な部分で表さ
    れた区域と、 ｉｉ）イメージの黒点及びイメージの白点が発生する区
    域と、の双方を含み、 ｂ）イメージの強い山及び谷を小さくするためにフィル
    タによってヒストグラムをフィルタ処理するステップ
    と、 ｃ）フィルタ処理されたヒストグラムに基づいて、入力
    信号を出力信号へマッピングして、イメージのための階
    調再現曲線を生成するステップと、 ｄ）生成された階調再現曲線を用いてイメージを再現す
    るステップと、 を備えるコントラスト改良方法。
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