JPH0837603A - 画像処理装置及び方法 - Google Patents

画像処理装置及び方法

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JPH0837603A
JPH0837603A JP6172529A JP17252994A JPH0837603A JP H0837603 A JPH0837603 A JP H0837603A JP 6172529 A JP6172529 A JP 6172529A JP 17252994 A JP17252994 A JP 17252994A JP H0837603 A JPH0837603 A JP H0837603A
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saturation
signals
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saturation correction
image
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Hitoshi Urabe
仁 卜部
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/11Scanning of colour motion picture films, e.g. for telecine

Abstract

(57)【要約】 【目的】カラー画像の濃度レンジによる彩度変動が少な
く、また絵柄に応じて自動的に良好な色再現を実現可能
にする。 【構成】画像信号の最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所
定の階調となるように階調補正した後、ガンマ補正して
赤、緑、青を示すデジタル画像信号R,G,Bを得る画
像処理系において、予め3×3行列(A11〜A33)を1
セットとする複数セットの彩度補正係数を準備し、この
複数セットの彩度補正係数から最小輝度と最大輝度との
輝度比に応じて適宜の彩度補正係数を選択する。そし
て、前記デジタル画像信号R,G,Bと前記選択した彩
度補正係数とに基づいて、次式、 │R′│ │A111213││R│ │G′│=│A212223││G│ │B′│ │A313233││B│ の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号R′,
G′,B′を求めるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像処置装置及び方法に
係り、特にカラー画像を撮影して得たデジタル画像信号
R,G,Bをデジタル処理する画像処理装置及び方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ネガフイルムのカラー画像をイメ
ージセンサで撮像し、そのカラー画像を示す映像信号を
モニタTVやビデオプリンタに出力することができるフ
イルムスキャナが提案されている。この種のフイルムス
キャナでは、イメージセンサから出力されるR,G,B
信号に対して白バランス、黒バランス、ネガポジ反転、
ガンマ補正等の画像処理が行われ、またガンマ補正され
たR,G,B信号はYCC変換回路によって輝度信号Y
とクロマ信号CR,B に変換する処理が行われている。
【0003】ところで、上記R,G,B信号の白バラン
ス、黒バランスを調整する場合、イメージセンサから出
力されるR,G,B信号から各色別に基準最小値及び基
準最大値を算出し、これらの基準最小値及び基準最大値
がそれぞれ映像信号の最小及び最大の階調を示すように
R,G,B信号別にオフセットするとともに、ゲイン調
整するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にしてR,G,B信号の階調を調整すると、ネガフイル
ム上の濃度レンジの広さ(上記基準最小値と基準最大値
との輝度比が大きさ)に応じて、後段のガンマ補正にお
けるトータルガンマが相対的に変化し、輝度比が大きい
場合には相対的に小さいトータルガンマが使用され、輝
度比か小さい場合には相対的に大きいトータルガンマが
使用される。
【0005】これにより輝度比が大きい場合には彩度が
低下し、輝度比か小さい場合には彩度が強調されるとい
う問題がある。また、カラー画像には撮影光源、光質に
より彩度の高い絵柄や、彩度の低い絵柄があるが、従
来、絵柄によって自動的に彩度を補正して好ましい色調
になるように色再現するようにしたものがなかった。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、カラー画像の濃度レンジによる彩度変動が少な
く、また絵柄に応じて自動的に良好な色再現を実現する
ことができる画像処理装置及び方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、カラー画像を撮影して得た画像信号から最
大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度が
それぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正し
た後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信
号R,G,Bを得る画像処理手段と、予め3×3行列
(A11〜A33)を1セットとする複数セットの彩度補正
係数を記憶する記憶手段と、前記複数セットの彩度補正
係数から前記最大輝度と最小輝度との輝度比が大きい場
合には彩度を強調する彩度補正係数を選択し、輝度比が
小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択する
選択手段と、前記デジタル画像信号R,G,Bと前記選
択した彩度補正係数とに基づいて、次式、 │R′│ │A111213││R│ │G′│=│A212223││G│ │B′│ │A313233││B│ の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号R′,
G′,B′を算出する演算手段とを備えたことを特徴と
している。
【0008】また、本発明は、カラー画像を撮影して得
た画像信号から最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝
度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように前記
画像信号を補正した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示
すデジタル画像信号R,G,Bを得る画像処理手段と、
予め4つの係数KRR,KRB,KBR,KBBを1セットとす
る複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、前
記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小輝
度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補正
係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減する
彩度補正係数を選択する選択手段と、前記デジタル画像
信号R,G,Bと前記選択した彩度補正係数とに基づい
てクロマ信号CR ,CB を、次式、 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) から算出する演算手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【0009】更に、前記画像処理手段のかわりに、カラ
ー画像を撮影して得た画像信号から該カラー画像の彩度
の大きさを検出する検出手段を設け、且つ前記選択手段
は、前記複数セットの彩度補正係数から前記検出したカ
ラー画像の彩度が大きい場合には彩度を低減する彩度補
正係数を選択し、彩度が小さい場合には彩度を強調する
彩度補正係数を選択することを特徴としている。
【0010】更にまた、カラー画像を撮像して得られる
赤、緑、青を示すデジタル信号R,G,Bを輝度信号Y
及びクロマ信号CR ,CB に変換する画像処理方法にお
いて、前記デジタル信号R,G,Bに基づいて前記輝度
信号Y及びクロマ信号CR ,CB を、次式、 Y ={(R/2+R/8)+(G+G/8)+B/
4}/2 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) によって算出するとともに、上式の4つの係数KRR,K
RB,KBR,KBBを、それぞれ次式、 KRR=NRR/2N1, −KRB=NRB/2N2 −KBR=NBR/2N3, KBB=NBB/2N4 (但し、NRR〜NBB及びN1〜N4は整数)で表現した
ことを特徴としている。
【0011】
【作用】本発明によれば、画像信号の最大輝度及び最小
輝度がそれぞれ所定の階調となるように階調補正した
後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信号
R,G,Bを得る画像処理系において、最小輝度と最大
輝度との輝度比が大きい場合には、彩度を強調する彩度
補正係数を使用し、輝度比か小さい場合には彩度を低減
する彩度補正係数を選択し、この選択した彩度補正係数
を使用して前記デジタル画像信号R,G,Bから彩度補
正したデジタル画像信号R′,G′,B′を算出するよ
うにしている。即ち、予め3×3行列(A11〜A33)を
1セットとする複数セットの彩度補正係数を準備し、こ
の複数セットの彩度補正係数から前記輝度比に応じて適
宜の彩度補正係数を選択する。そして、前記デジタル画
像信号R,G,Bと前記選択した彩度補正係数とに基づ
いて、次式、 │R′│ │A111213││R│ │G′│=│A212223││G│ │B′│ │A313233││B│ の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号R′,
G′,B′を求めるようにしている。
【0012】本発明の他の態様によれば、デジタル画像
信号R,G,Bと4つの係数KRR,KRB,KBR,KBB
1セットとする彩度補正係数とに基づいてクロマ信号C
R ,CB を、次式、 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) から算出する際に、上記と同様にして輝度比の大きさに
よって彩度補正係数を可変にしている。
【0013】本発明の更に他の態様によれば、上記輝度
比の代わりに、カラー画像を撮影して得た画像信号から
該カラー画像の彩度の大きさを検出し、この検出したカ
ラー画像の彩度が大きい場合には彩度を低減する彩度補
正係数を選択し、彩度が小さい場合には彩度を強調する
彩度補正係数を選択するようにしている。本発明の他の
態様によれば、カラー画像を撮像して得られる赤、緑、
青を示すデジタル信号R,G,Bを輝度信号Y及びクロ
マ信号CR ,CB に変換する画像処理方法において、前
記デジタル信号R,G,Bに基づいて前記輝度信号Y及
びクロマ信号CR ,CB を、次式、 Y ={(R/2+R/8)+(G+G/8)+B/
4}/2 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) によって算出するとともに、上式の4つの係数KRR,K
RB,KBR,KBBを、それぞれ次式、 KRR=NRR/2N1, −KRB=NRB/2N2 −KBR=NBR/2N3, KBB=NBB/2N4 (但し、NRR〜NBB及びN1〜N4は整数)で表現し、
これによりYCC変換を行う回路の簡略化を図るように
している。
【0014】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る画像処理
装置及び方法の好ましい実施例を詳説する。図1は本発
明が適用されるフイルムスキャナの一実施例を示す要部
ブロック図である。このフイルムスキャナは、主として
照明用の光源10、撮影レンズ12、CCDラインセン
サ14、アナログアンプ16、A/Dコンバータ18、
デジタル信号処理回路20、モータ31、キャプスタン
32及びピンチローラ33を含むフイルム駆動装置、中
央処理装置(CPU)40等を備えている。
【0015】光源10は、フイルムカートリッジ50内
から引き出される現像済みのネガフイルム52を図示し
ない赤外カットフィルタを介して照明し、フイルム52
を透過した透過光は、撮影レンズ12を介してCCDラ
インセンサ14の受光面に結像される。CCDラインセ
ンサ14は、フイルム搬送方向と直交する方向に102
4画素分の受光部が配設されており、CCDラインセン
サ14の受光面に結像された画像光は、R,G,Bフィ
ルタが設けられて各受光部で電荷蓄積され、光の強さに
応じた量のR,G,Bの信号電荷に変換される。このよ
うにして蓄積されたR,G,Bの電荷は、CCD駆動回
路15から加えられる1ライン周期のリードゲートパル
スが加えられると、シフトレジスタに転送されたのちレ
ジスタ転送パルスによって順次電圧信号として出力され
る。また、このCCDラインセンサ14は、各受光部に
隣接してシャッターゲート及びシャッタードレインが設
けられており、このシャッターゲートをシャッターゲー
トパルスによって駆動することにより、受光部に蓄積さ
れた電荷をシャッタードレインに掃き出すことができ
る。即ち、このCCDラインセンサ14は、CCD駆動
回路15から加えれるシャッターゲートパルスに応じて
受光部に蓄積する電荷を制御することができる、いわゆ
る電子シャッター機能を有している。
【0016】上記CCDラインセンサ14から読み出さ
れたR,G,B電圧信号は、図示しないCDSクランプ
によってクランプされてアナログアンプ16に加えら
れ、ここで後述するようにゲインが制御される。アナロ
グアンプ16から出力される1コマ分のR,G,B電圧
信号はA/Dコンバータ18によって点順次のR,G,
Bデジタル画像信号に変換されたのち、デジタル信号処
理回路20によって後述する白バランス、黒バランス、
ネガポジ反転、ガンマ補正等が行われ、YCC変換回路
35によって輝度信号Yとクロマ信号CR,B に変換さ
れる。そして、輝度信号Yとクロマ信号CR,B は、図
示しない画像メモリに記憶される。
【0017】尚、画像メモリに記憶された1コマ分の輝
度信号Yとクロマ信号CR,B は、繰り返し読み出さ
れ、D/Aコンバータによってアナログ信号に変換され
たのち、エンコーダでNTSC方式の複合映像信号に変
換されてモニタTVに出力される。これにより、モニタ
TVよってフイルム画像を見ることができるようにな
る。
【0018】フイルム駆動装置は、フイルムカートリッ
ジ50のスプール50Aと係合し、そのスプール50A
を正転/逆転駆動するフイルム供給部と、このフイルム
供給部から送出されるフイルム52を巻き取るフイルム
巻取部と、フイルム搬送路に配設され、フイルム52を
モータ31によって駆動されるキャプスタン32とピン
チローラ33とで挟持してフイルム32を所望の速度で
搬送する手段とから構成されている。尚、上記フイルム
供給部は、フイルムカートリッジ50のスプール50A
を図1上で時計回り方向に駆動し、フイルム先端がフイ
ルム巻取部によって巻き取られるまでフイルムカートリ
ッジ50からフイルム52を送り出すようにしている。
また、CPU40は、モータ回転数/方向制御回路34
を通じてモータ31の正転/逆転、起動/停止、パルス
幅変調によるフイルム搬送速度の制御を行うことができ
る。
【0019】さて、フイルムカートリッジ50がカート
リッジ収納部(図示せず)にセットされ、フイルムカー
トリッジ50からフイルム52が送り出されてフイルム
先端がフイルム巻取部の巻取軸に巻き付けられると(フ
イルムローディングが完了すると)、フイルム52が一
定速度で搬送される。これにより、フイルム画像のスキ
ャンが行われ、CCDラインセンサ14、アナログアン
プ16及びA/Dコンバータ18を介して積算ブロック
41に点順次のR,G,Bデジタル画像信号が取り込ま
れる。
【0020】積算ブロック41は、R,G,Bデジタル
画像信号毎に所定の積算エリアのデジタル画像信号の階
調(本実施例では、9ビット(0〜511)の階調)を
積算し、その積算エリアの平均階調を求め、1画面に付
き5000〜10000点数の積算エリアの各階調デー
タを作成する。更に、積算ブロック41は、順次作成さ
れる階調データに基づいて各階調毎の度数をカウント
し、この度数が階調データの総点数に対して設定された
閾値TH(本実施例では総点数の1%)を越えた場合に
はカウントを停止する。即ち、積算ブロック41は、図
2に示すように0〜511までの全ての階調に対して最
大閾値THまでカウントした簡易ヒストグラム(図2中
の斜線で示すヒストグラム)を作成し、CPU40に出
力する。尚、上記閾値THを越える度数をカウントしな
いことにより、カウンタのビット数を大幅に低減するこ
とができる。また、図2上で2点鎖線は、総点数をカウ
ントした場合の本来のヒストグラムである。
【0021】CPU40は、図2に示した簡易ヒストグ
ラムの階調の小さい方から度数を順次累算し、その累算
度数が前記閾値THと一致又は最初に越えたときの階調
を基準最小値としてR,G,B毎に求めるとともに、簡
易ヒストグラムの階調の大きい方から度数を順次累算
し、その累算度数が前記閾値THと一致又は最初に越え
たときの階調を基準最大値としてR,G,B毎に求め
る。
【0022】次に、白バランス、黒バランス、ネガポジ
反転、ガンマ補正等を行うデジタル信号処理回路20に
ついて説明する。先ず、白バランス及び黒バランスを合
わせるために使用するオフセット値、ゲイン量の算出方
法について説明する。CPU40は、前記R,G,B毎
に求めた基準最大値に基づいてR,G,B毎のオフセッ
ト値を算出するとともに、基準最大値及び基準最小値に
基づいてR,G,B毎のゲイン量を算出する。即ち、R
の基準最大値をRref max 、基準最小値をRref min
すると、上記オフセット値及びゲイン量は、次式、 オフセット値=511−Rref max …(1) ゲイン量=511/(Rref max −Rref min ) …(2) により算出する。
【0023】尚、式(1)、(2)は、Rに関するもの
であるが、他の色チャンネルも同様にして算出する。ま
た、ここでは、R,G,Bのデジタル画像信号は9ビッ
トとして表しており、511はその最大値である。そし
て、スキャン時にA/Dコンバータ18から出力される
オリジナルRorgに対して、次式、 R1=Rorg +オフセット値 …(3) に示すようにRのオフセット値を加算することによって
黒点オフセットされたデジタル画像信号R1を得ること
ができる。G,Bのオリジナルについても同様の処理を
行うことににより、R,G,Bデジタル画像信号のピー
ク値(ポジ画像の黒)が一致させられる(図3(A)参
照)。
【0024】続いて、上記オフセットされたデジタル画
像信号R1に対して、次式、 R2=511−R1 …(4) の演算を実行することにより、ネガポジ反転が行われる
(図3(B)参照)。次に、ネガポジ反転されたデジタ
ル画像信号R2に対して、式(2)で求めたゲイン量
を、次式に示すように乗算することにより、 R3=R2×ゲイン量 …(5) デジタル画像信号R,G,Bの他方のピーク値(ポジ画
像の白)が一致させられる(図3(C)参照)。
【0025】最後に、ゲイン量が乗算されたデジタル画
像信号R,G,Bにそれぞれ異なるガンマ補正を行うこ
とにより、グレーが合わせられる(図3(D)参照)。
次に、上記ガンマ補正について更に詳細に説明する。先
ず、図4に示すようにガンマ補正をする際の基準となる
ルックアップテーブル(以下、ベースLUTという)を
準備する。
【0026】このベースLUTは、ネガフイルムがもっ
ているガンマの曲線とブラウン管に出力される映像信号
がもっているガンマ(一般的にはγ=0.45)の曲線との
差分を示すガンマ補正値が各階調毎に記憶されている。
尚、入出力特性を示す実際のルックアップテーブル(以
下、実際のLUTという)は、図4(A)に示すように
関数y=xからベースLUT(ガンマ補正値)を差し引
いたものである。
【0027】また、ベースLUTに対して、ガンマゲイ
ンを乗算することにより、ベースLUTを変化させるこ
とができる(図4(B)参照)。これにより1つのベー
スLUTから適宜のガンマゲインを乗算することによ
り、R,G,B毎にガンマ補正値が伸長又は圧縮された
LUTを得ることができる。尚、図4(C)は、関数y
=xからそれぞれR,G,B毎にガンマ補正値が伸長又
は圧縮されたLUTを差し引くことにより得られるR,
G,B毎の実際のLUTである。
【0028】従って、前述した式(3)〜(5)によっ
て白バランス及び黒バランスが合わされ、ネガポジ反転
された点順次のデジタル画像信号R,G,Bに対してガ
ンマ補正を行う場合には、点順次のデジタル画像信号
R,G,Bに基づいて前記ベースLUTから順次ガンマ
補正値を読み出し、そのガンマ補正値にR,G,B毎の
ガンマゲインを乗算して適宜伸長又は圧縮したガンマ補
正値を求め、点順次のR,G,Bデジタル画像信号から
色別に伸長又は圧縮したガンマ補正値を減算することに
より点順次で各色別にガンマ補正を行うことができる。
【0029】図5は図1に示したデジタル信号処理回路
20の内部構成を含むブロック図である。このデジタル
信号処理回路20は上述したデジタル信号処理を行うも
ので、主として加算器21、22、24、乗算器23、
26、及びベースLUT25から構成されている。加算
器21には、A/Dコンバータ18から点順次のR,
G,Bデジタル画像信号CMPAD が入力している。尚、デ
ジタル画像信号CMPAD は、所定のクロックにしたがって
時系列的にR,G,B,Gと流れている。
【0030】一方、CPU40は、式(1)及び(2)
に示したようにR,G,B毎にオフセット値(R
offset, offset,Boffset)及びゲイン量(R
wbgain, wbgain,Bwbgain)を算出して記憶するとと
もに、R,G,B毎にガンマゲイン(Rga mgain,
gamgain,gamgain )を記憶している。また、これらの
オフセット値等は、各コマ毎に記憶されている。そし
て、アドレスデコーダ42によってスキャンしようとす
るコマに対応するオフセット値等が選択され、図5中の
INTDATA によってR,G,Bのオフセット値はレジスタ
43R,43G,43Bに格納され、R,G,Bのゲイ
ン量はレジスタ44R,44G,44Bに格納され、
R,G,Bのガンマゲインはレジスタ45R,45G,
45Bに格納される。尚、これらのレジスタには、1コ
マ分のデジタル画像信号R,G,Bが処理されるまで保
持される。
【0031】レジスタ43R,43G,43Bに格納さ
れたオフセット値(Roffset, of fset,Boffset)は
マルチプレクサ46に加えられており、マルチプレクサ
46の他の入力には、前記所定のクロックを分周して作
成されたタイミング信号INTCOLSL0,1が加えられてい
る。マルチプレクサ46は、タイミング信号INTCOLSL
0,1によって3つのオフセット値からいずれか1つの
オフセット値を選択し、この選択したオフセット値をデ
ジタル信号処理回路20の加算器21の他の入力に出力
する。
【0032】同様にして、マルチプレクサ47は、レジ
スタ44R,44G,44Bから入力する3つのゲイン
量(Rwbgain, wbgain,Bwbgain)のうちの1つのゲ
イン量を選択し、この選択したゲイン量を乗算器23に
出力し、また、マルチプレクサ48は、レジスタ45
R,45G,45Bから入力する3つのガンマゲイン
(Rgamgain,gamgain,gamgain )からいずれか1つ
のガンマゲインを選択し、この選択したガンマゲインを
乗算器26に出力する。
【0033】一方、加算器21には前述したようにデジ
タル画像信号CMPAD が入力しており、加算器21はデジ
タル画像信号CMPAD とオフセット値とを加算する。これ
により、黒点オフセットされたデジタル画像信号が得ら
れる(式(3)、図3(A)参照)。加算器21から出
力される黒点オフセットされたデジタル画像信号は、加
算器22の負入力に加えられ、加算器22の正入力には
白ピークレベルを示す値(511)が加えられており、
加算器22は511から黒点オフセットされたデジタル
画像信号を減算する。これによりネガポジ反転されたデ
ジタル画像信号が得られる(式(4)、図3(B)参
照)。
【0034】続いて、ネガポジ反転されたデジタル画像
信号は、乗算器23に加えられる。乗算器23の他の入
力にはマルチプレクサ47からゲイン量が加えられてお
り、乗算器23は2入力を乗算することにより、デジタ
ル画像信号R,G,Bのポジ画像の白を合わせる(式
(5)、図3(C)参照)。次に、乗算器23から出力
されるデジタル画像信号は、加算器24及びベースLU
T25に加えられる。ベースLUT25は、図4(A)
に示したように入力信号の階調に応じたガンマ補正値を
有しており、入力するデジタル画像信号の階調に応じた
ガンマ補正値を読み出し、このガンマ補正値を乗算器2
6に出力する。乗算器26の他の入力にはマルチプレク
サ48からガンマゲインが加えられており、乗算器23
は2入力を乗算することにより、デジタル画像信号R,
G,Bの色別のガンマ補正値を生成し、これを加算器2
4の負入力に出力する。
【0035】加算器24は入力するデジタル画像信号
R,G,Bから各色別に伸長又は圧縮されたガンマ補正
値を減算する。これによりガンマ補正された正規のR,
G,Bのデジタル画像信号RGBGgam が得られる。さ
て、図1のデジタル信号処理回路20から出力されるガ
ンマ補正されたデジタル画像信号R,G,Bは、YCC
変換回路35に加えられる。YCC変換回路35は、デ
ジタル画像信号R,G,Bを同時化するとともに、同時
化したデジタル画像信号R,G,Bを輝度信号Yとクロ
マ信号CR,B に変換する。
【0036】ここで、例えば国際無線通信諮問委員会の
Rec601−2のYCC変換式は、 Y =0.299 R+0.587 G+0.114 G …(6) CR =0.713 (R−Y) …(7) CB =0.564 (B−Y) …(8) を使用しているが、本発明では、回路構成の簡略化を図
るために、YCC変換回路35は、同時化したデジタル
画像信号R,G,Bに基づいて輝度信号Y及びクロマ信
号CR ,CB を、次式、 Y ={(R/2+R/8)+(G+G/8)+B/4}/2 …(9) CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) …(10) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) …(11) によって算出するようにしている。ここで、上式の4つ
の係数KRR,KRB,KBR,KBBは、それぞれ次式、 KRR=NRR/2N1, −KRB=NRB/2N2 −KBR=NBR/2N3, KBB=NBB/2N4 (但し、NRR〜NBB及びN1〜N4は整数)で近似表現
されている。
【0037】上式からも明らかなように、輝度信号Y
は、デジタル画像信号R,G,Bのビットシフトと加算
によって求めることができ、また、クロマ信号CR ,C
B の算出時における係数の乗算もビットシフトによって
行うことができ、YCC変換回路35を簡単なハードウ
エアで構成することができる。また、YCC変換回路3
5は、上記4つの係数KRR,KRB,KBR,KBBを1セッ
トとして予め複数セットの彩度補正係数を有しており、
CPU40は彩度を適正レベルに制御するために適正な
彩度補正係数を選択する。そして、YCC変換回路35
は、CPU40によって選択された彩度補正係数を使用
してYCC変換を行う。
【0038】即ち、フイルム画像の基準最小値と基準最
大値の輝度比が大きい場合には、撮影されたネガ上の濃
度レンジが広く、デジタル信号処理回路20から出力さ
れるR,G,Bデジタル画像信号は、輝度比に対し相対
的に小さいトータルガンマが使用され彩度が低下してお
り、逆に、輝度比が小さい場合には、デジタル信号処理
回路20から出力されるデジタル画像信号R,G,B
は、輝度比に対し相対的に大きいトータルガンマが使用
され彩度が強調されている。そこで、CPU40は基準
最小値と基準最大値の輝度比を検出し、その輝度比が大
きい場合には、彩度を強調する彩度補正係数を選択する
ための指令をYCC変換回路35に出力し、輝度比が小
さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択するた
めの指令をYCC変換回路35に出力する。
【0039】尚、上記実施例では、輝度比によって適正
な彩度補正係数を選択するようにしているが、これに限
らず、絵柄を解析して適正な彩度補正係数を選択するよ
うにしてもよい。即ち、彩度の高い色が多い絵柄の場合
には、彩度を低減する彩度補正係数を選択し、彩度の低
い色が多い絵柄の場合には、彩度を強調する彩度補正係
数を選択する。ここで、彩度の解析方法としては、例え
ば、(R−G),(B−G)信号の分布を解析し、(R
−G),(B−G)信号の分布幅が小さい場合には彩度
が低く、(R−G),(B−G)信号の分布幅が大きい
場合には彩度が高いと判断する。
【0040】また、上記実施例では、YCC変換時に彩
度補正を行うようにしているが、これに限らず、デジタ
ル画像信号R,G,Bから直接的に彩度補正したデジタ
ル画像信号R′,G′,B′を得るようにしてもよい。
次に、デジタル画像信号R,G,Bから彩度補正したデ
ジタル画像信号R′,G′,B′を算出するカラーマト
リックスの導出について説明する。
【0041】デジタル画像信号R,G,Bを前述した式
(9)、(10)、(11)によってYCC変換された輝度
信号Y及びクロマ信号CR ,CB を、YCCデコーダで
式(6)、(7)、(8)の関係を使ってデジタル画像
信号R′,G′,B′に変換すると、デジタル画像信号
R′,G′,B′は、次式、 R′=CR /0.713 +Y …(12) B′=CB /0.564 +Y …(13) G′=(Y−0.299 R′−0.114 B′)/0.587 …(14) で表すことができる。
【0042】式(14)に式(12)、式(13)を代入する
と、 G′=(0.587 Y−0.299 CR /0.713 −0.114 CB /0.564 )/0.587 …(15) となり、更に、式(12)、(13)、(15)に前述した式
(9)、(10)、(11)を代入すると、以下に示すよう
にデジタル画像信号R,G,Bと、デジタル画像信号
R′,G′,B′との入出力関係を示す関係式が得られ
る。
【0043】 R′=R(KRR/0.713 +5/16)+G(9/16−KRR/0.713 −KRB/0.71 3 )+B(2/16+KRB/0.713 ) …(16) B′=R(KBR/0.564 +5/16)+G(9/16−KBR/0.564 −KBB/0.56 4 )+B(2/16+KBB/0.564 ) …(17) G′=R{5/16−0.299 KRR/(0.713 ×0.587 )−0.114 KBR/(0.564 ×0.587 )} +G{9/16−0.299 (KRR+KRB)/(0.713 ×0.587 )+0.114(KBR +KBB)/(0.564 ×0.587 )} +B{2/16−0.299 KRB/(0.713 ×0.587 )−0.114 KBB/(0.564 ×0.587 )} …(18) 上式(16)、(17)、(18)は、行列式、 │R′│ │A111213││R│ │G′│=│A212223││G│ …(19) │B′│ │A313233││B│ で表現できる。この式(19)における3×3行列(A11
〜A33)の係数(彩度補正係数)は、式(16)、(1
7)、(18)により求めることができる。
【0044】式(19)は、入力信号R,G,Bを出力信
号R′,G′,B′に変換する式になっており、上記3
×3行列の彩度補正係数を変更することによって彩度補
正することができる。3×3行列の彩度補正係数は9個
あるが、これらは4つの係数KRR,KRB,KBR,KBB
よって可変することができる。さて、式(19)におい
て、R=G=B(即ち、入力がグレー)の場合には、
R′=G′=B′(出力もグレー)となり、グレー条件
が保存されることが分かる。これは、式(9)、(1
0)、(11)において、R=G=Bのとき、CR =CB
0となることからも明らかである。
【0045】次に、彩度補正係数の具体例について説明
する。行列式で表される彩度補正係数によって彩度が強
調されるか低減されるかは、行列式の対角項の大きさで
決まる。ここで、対角項を0.7 〜1.3 まで0.1 刻みで変
更したとのNRR,NRB,NBR,NBBの値(2N =128 の
場合)と、そのときの3×3行列の彩度補正係数の一例
を次表に示す。 そして、上記と同様にして輝度比が大きい場合には、輝
度比に対して相対的に小さいトータルガンマが使用され
るため、彩度を強調するために少し大きめの対角項をも
った彩度補正係数を選択し、一方、輝度比が小さい場合
には、輝度比に対して相対的に大きいトータルガンマが
使用されるため、彩度を低減するために少し小さめの対
角項をもった彩度補正係数を選択する。
【0046】また、上記と同様にして絵柄を解析し、適
正な対角項をもった彩度補正係数を選択するようにして
もよい。即ち、彩度の高い色が多い絵柄の場合には、対
角項の小さい彩度補正係数を選択して彩度を低減し、一
方、彩度の低い色が多い絵柄の場合には、対角項の大き
い彩度補正係数を選択して彩度を強調する。更に、上記
実施例では、彩度補正係数の対角項のみについて説明し
たが、肌色・緑等の記憶色を好ましく仕上げるために非
対角項の係数を最適に選択することにより所望の色再現
を実現することができる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る画像処
理装置及び方法によれば、カラー画像の最大輝度及び最
小輝度がそれぞれ所定の階調となるように階調変換する
画像処理系において、最大輝度と最小輝度との輝度比に
応じた適正な彩度補正係数を選択して彩度補正を実施す
るようにしたため、カラー画像の濃度レンジの相違によ
る彩度変動を少なくすることができ、安定した良好な色
再現を実現することができる。また、カラー画像の彩度
が大きい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択
し、彩度が小さい場合には彩度を強調する彩度補正係数
を選択して彩度補正を行うようにしたため、絵柄に適し
た色再現を実現することができる。更に、本発明によれ
ば、YCC変換における乗算をビットシフトで置換でき
るようにYCC変換係数を好適な数値で表現したため、
回路構成の簡略化を図ることができるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明が適用されるフイルムスキャナの
一実施例を示す要部ブロック図である。
【図2】図2は基準最大値及び基準最小値の求め方を説
明するために用いたヒストグラムである。
【図3】図3(A)乃至(D)はそれぞれ図1のデジタ
ル信号処理回路の各部における処理内容を示すグラフで
ある。
【図4】図4(A)乃至(C)はそれぞれガンマ補正方
法を説明するために用いたグラフである。
【図5】図5は図1のデジタル信号処理回路の詳細な構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10…光源 12…撮影レンズ 14…CCDラインセンサ 15…CCD駆動回路 18…A/Dコンバータ 20…デジタル信号処理回路 21、22、24…加算器 23、26…乗算器 25…ベースLUT 31…モータ 40…中央処理装置(CPU) 41…積算ブロック 42…アドレスデコーダ 43R〜45B…レジスタ 46、47、48…マルチプレクサ 50…フイルムカートリッジ 52…ネガフイルム
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/46 5/202 9/68 103 Z G06F 15/68 310 A H04N 1/46 Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー画像を撮影して得た画像信号から
    最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度
    がそれぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正
    した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像
    信号R,G,Bを得る画像処理手段と、 予め3×3行列(A11〜A33)を1セットとする複数セ
    ットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、 前記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小
    輝度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補
    正係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減す
    る彩度補正係数を選択する選択手段と、 前記デジタル画像信号R,G,Bと前記選択した彩度補
    正係数とに基づいて、次式、 │R′│ │A111213││R│ │G′│=│A212223││G│ │B′│ │A313233││B│ の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号R′,
    G′,B′を算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 カラー画像を撮影して得た画像信号から
    該カラー画像の彩度の大きさを検出する検出手段と、 予め3×3行列(A11〜A33)を1セットとする複数セ
    ットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、 前記複数セットの彩度補正係数から前記検出したカラー
    画像の彩度が大きい場合には彩度を低減する彩度補正係
    数を選択し、彩度が小さい場合には彩度を強調する彩度
    補正係数を選択する選択手段と、 前記カラー画像を撮影した得られるデジタル画像信号
    R,G,Bと前記選択した彩度補正係数とに基づいて、
    次式、 │R′│ │A111213││R│ │G′│=│A212223││G│ │B′│ │A313233││B│ の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号R′,
    G′,B′を算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  3. 【請求項3】 カラー画像を撮影して得た画像信号から
    最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度
    がそれぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正
    した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像
    信号R,G,Bを得る画像処理手段と、 予め4つの係数KRR,KRB,KBR,KBBを1セットとす
    る複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、 前記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小
    輝度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補
    正係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減す
    る彩度補正係数を選択する選択手段と、 前記デジタル画像信号R,G,Bと前記選択した彩度補
    正係数とに基づいてクロマ信号CR ,CB を、次式、 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) から算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  4. 【請求項4】 カラー画像を撮影して得た画像信号から
    該カラー画像の彩度の大きさを検出する検出手段と、 予め4つの係数KRR,KRB,KBR,KBBを1セットとす
    る複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、 前記複数セットの彩度補正係数から前記検出したカラー
    画像の彩度が大きい場合には彩度を低減する彩度補正係
    数を選択し、彩度が小さい場合には彩度を強調する彩度
    補正係数を選択する選択手段と、 前記カラー画像を撮影した得られるデジタル画像信号
    R,G,Bと前記選択した彩度補正係数とに基づいてク
    ロマ信号CR ,CB を、次式、 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) から算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする画像処置装置。
  5. 【請求項5】 カラー画像を撮像して得られる赤、緑、
    青を示すデジタル信号R,G,Bを輝度信号Y及びクロ
    マ信号CR ,CB に変換する画像処理方法において、 前記デジタル信号R,G,Bに基づいて前記輝度信号Y
    及びクロマ信号CR ,CB を、次式、 Y ={(R/2+R/8)+(G+G/8)+B/
    4}/2 CR =KRR(R−G)+KRB(B−G) CB =KBR(R−G)+KBB(B−G) によって算出するとともに、上式の4つの係数KRR,K
    RB,KBR,KBBを、それぞれ次式、 KRR=NRR/2N1, −KRB=NRB/2N2 −KBR=NBR/2N3, KBB=NBB/2N4 (但し、NRR〜NBB及びN1〜N4は整数)で表現した
    ことを特徴とする画像処理方法。
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