JPH10187949A - 色調修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木目柄などの色調変動（欠陥）の修正を自動
的に行う。 【解決手段】 色調変動を含むカラー画像Ｐを、Ｃ，
Ｍ，Ｙ，Ｋの各単色プレーン上の画素の集合として取り
込み、各プレーンごとに、それぞれプレーン上の全画素
を母集団とした画素値のヒストグラム（全体ヒストグラ
ム）を求める。第ｎ番目のプレーン上の画素Ｐ（ｎ，
ｘ，ｙ）について近傍領域Ｅｐ（ｎ，ｘ，ｙ）を定義
し、この近傍領域内の画素を母集団とした画素値のヒス
トグラム（個別ヒストグラム）を求める。画素Ｐ（ｎ，
ｘ，ｙ）のもつ画素値ＰＰについて、個別ヒストグラム
上での相対位置を求め、全体ヒストグラム上で同じ相対
位置を示す画素値を抽出し、この抽出した画素値によっ
てもとの画素値ＰＰを置き換える。カラー画像Ｐを構成
する全プレーンの全画素について同様の置換を行い、色
調変動を解消した画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、色調修正方法に関
し、特に、デジタル画像データとして用意された木目柄
などのパターンに存在する色調変動（色調のゆらぎ、色
調のムラ）をコンピュータを利用して修正する色調修正
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】壁紙、床材、建具などの建築材料や、家
具や弱電製品のキャビネットなどでは、木目柄や石目柄
などの模様パターンが表面装飾として用いられることが
多い。表面装飾として用いるこれらの模様パターンは、
天然の木材や天然の石材などの表面あるいは人工的に創
作した抽象柄から、写真撮影などの方法で取り込むのが
一般的である。通常は、デジタル画像データの形式でコ
ンピュータに取り込み、必要な画像処理を施した後に、
このデジタル画像データを用いた製版処理が実行され
る。

【０００３】天然の木材や天然の石材などの表面から取
り込んだ模様パターンには、自然の風合いが表現されて
おり、建築材料などの装飾に広く利用されている。た
だ、天然の模様であるため、必ずしも用途に最適な形で
模様の抽出を行うことができず、通常は、取り込んだ画
像に対してコンピュータ上で種々の修正が加えられる。
また、撮影時の照明条件によって、いわゆる「照明ム
ラ」が生じる場合もあり、このような「照明ムラ」を除
去するためにも修正が加えられる。このような修正作業
は、一般に、画像に対するレタッチ処理が可能なアプリ
ケーションソフトウエアを利用して行われており、ガン
マ曲線の修正処理、色相・彩度・明度の修正処理、ブラ
シを用いたボカシ処理、グラデーション処理、ＦＦＴを
応用した処理など様々な方法が適宜行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】天然の木材や天然の石
材などの表面模様には、色調変動（色調のゆらぎ、色調
のムラ）が生じている場合がある。たとえば、全体的に
茶褐色の色調を帯びた木目柄パターンの中に、部分的に
黄色がかった領域が存在したり、全体的に深緑色の色調
を帯びた石目柄パターンの中に、部分的に赤っぽい領域
が存在したりする場合がある。また、上述したような
「照明ムラ」に基づいて色調変動が生じることもある。
このような色調変動の存在は、天然の素材らしさが積極
的に表現された結果であるとの肯定的な見方をすること
もできるが、一般にはあまり好まれない傾向にある。こ
のため、建築材料などの装飾に利用する場合は、上述し
たレタッチ処理を実行し、この色調変動を除去する色調
修正作業を行うことが多い。

【０００５】しかしながら、上述したレタッチ処理によ
る色調修正作業は、オペレータの感性に負う部分が多
く、熟練したオペレータでなければ満足した結果を得る
ことができない。しかも、熟練したオペレータであって
も、この色調修正作業には、多大な労力と時間を要して
いるのが実情であり、非常にコストが高くなり、大量生
産に向いていないという問題が生じていた。その上、最
終的に満足した結果が得られなかった場合には、作業を
やり直すことは非常に困難であり、いわゆる試行錯誤的
なプロセスを採ることも困難である。また、ＦＦＴを応
用した手法も考えられるが、演算負担が大きいため、商
用ベースで利用するには現実的ではない。

【０００６】そこで本発明は、色調変動の修正を容易に
行うことが可能な色調修正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】

(1) 本発明の第１の態様は、所定のパターンが所定の
色調で表現されたカラー画像における色調変動を修正す
る色調修正方法において、修正対象となるカラー画像を
Ｎ組の色成分に分解し、各色成分ごとに、所定の画素値
を有する画素の配列からなる単色プレーンを構成し、修
正対象となるカラー画像をＮ組の単色プレーンとして取
り込む画像入力段階と、このＮ組の単色プレーンについ
て、各プレーンごとに、それぞれプレーン全体の画素値
についての全体ヒストグラムを求める第１の演算段階
と、カラー画像を構成する個々の画素についてそれぞれ
所定の近傍領域を定義し、Ｎ組の単色プレーンについ
て、各プレーンごとに、ある１つの着目画素の近傍領域
に関する限りのヒストグラムをこの着目画素についての
個別ヒストグラムと定義することにより、各プレーンの
個々の画素についてそれぞれ個別ヒストグラムを求める
第２の演算段階と、Ｎ組の単色プレーンについて、各プ
レーンごとに、それぞれ個々の画素の画素値を修正する
ために、修正対象となる画素について定義された個別ヒ
ストグラム上で、その画素の修正前の画素値が占める相
対位置を求め、修正対象となる画素を含むプレーンに関
する全体ヒストグラム上で同じ相対位置に存在する画素
値を求め、この求めた画素値を修正後の画素値とする修
正を行う修正段階と、修正後の画素値をもったＮ組の単
色プレーンから構成されるカラー画像を、修正後の画像
として出力する画像出力段階と、を行うようにしたもの
である。

【０００８】(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１
の態様に係る色調修正方法において、修正段階で、修正
対象となる画素Ｐについての修正前の画素値をＰＰ、こ
の画素Ｐについての個別ヒストグラムの平均をＡｐ、分
散をＶｐとし、修正に利用する全体ヒストグラムの平均
をＡｇ、分散をＶｇとし、修正対象となる画素Ｐについ
ての修正後の画素値ＰＰ^＊を、 ＰＰ^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ） なる演算によって求めるようにしたものである。

【０００９】(3) 本発明の第３の態様は、所定のパタ
ーンが所定の色調で表現されたカラー画像における色調
変動を修正する色調修正方法において、修正対象となる
カラー画像をＮ組の色成分に分解し、各色成分ごとに、
所定の画素値を有する画素の配列からなる単色プレーン
を構成し、修正対象となるカラー画像をＮ組の単色プレ
ーンとして取り込む画像入力段階と、このＮ組の単色プ
レーンについて、各プレーンごとに、それぞれプレーン
全体の画素値についての全体ヒストグラムを求め、各プ
レーンごとに求められた各全体ヒストグラムの平均およ
び分散を、それぞれ各プレーンについての全体色調平均
および全体色調分散と定義する第１の演算段階と、カラ
ー画像を複数のブロックに分割し、各プレーンの各ブロ
ックごとにそれぞれ画素値のヒストグラムを求める第２
の演算段階と、各ブロック内にそれぞれ代表位置を定義
し、各ブロックについて求められたヒストグラムの平均
および分散を、それぞれ各ブロックの代表位置について
の色調平均および色調分散と定義し、代表位置以外の各
位置については、近傍に存在する複数の代表位置につい
て定義された色調平均および色調分散に基づく補間によ
り、それぞれ固有の色調平均および色調分散を定義する
第３の演算段階と、Ｎ組の単色プレーンについて、各プ
レーンごとに、それぞれ個々の画素の画素値を各プレー
ンについての全体ヒストグラムを利用して修正するため
に、修正対象となる画素Ｐについての修正前の画素値を
ＰＰ、この画素Ｐの位置について定義された色調平均を
Ａｐ、色調分散をＶｐとし、修正に利用する全体ヒスト
グラムについての全体色調平均をＡｇ、全体色調分散を
Ｖｇとし、修正対象となる画素Ｐについての修正後の画
素値ＰＰ^＊を、 ＰＰ^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ） なる演算によって求めて修正を行う修正段階と、修正後
の画素値をもったＮ組の単色プレーンから構成されるカ
ラー画像を、修正後の画像として出力する画像出力段階
と、を行うようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。

【００１１】§１． 本発明に係る色調修正方法の基本
手順 既に述べたように、一般の天然木から抽出した木目柄パ
ターンや石目柄パターンには、色調変動（色調のゆら
ぎ、色調のムラ）が生じていることがある。また、撮影
時の「照明ムラ」によって色調変動が生じていることも
あり、色調変動は天然の素材から抽出した画像だけに限
らず、人為的に創作した画像にも生じる場合がある。図
１(a) および(b) に示す色調変動部Ｆは、このような色
調変動が生じている領域を示すものである。このような
色調変動部Ｆは、全体的な模様パターンの中の欠陥領域
のように認識されるため、一般的には好まれていない。
しかしながら、レタッチ処理によりこの色調変動部Ｆを
除去するには、かなりの熟練を要し、大量生産を行う上
では不適当である。ここで述べる色調修正方法によれ
ば、このような色調変動部Ｆを自動的に修正除去するこ
とが可能になる。

【００１２】図２は、この本発明に係る色調修正処理の
基本手順を示す流れ図である。この手順は、実際には、
コンピュータを利用した画像処理として実行される。ま
ず、ステップＳ１１において、修正対象となる画像Ｐを
各色成分ごとに取り込む画像入力段階が行われる。すな
わち、図１(a) あるいは(b) に示すような画像を、Ｎ組
の色成分に分解し、各色成分ごとに、所定の画素値を有
する画素の配列からなる単色プレーンを構成する処理が
行われる。印刷の分野では、カラー画像をＣ（シア
ン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラッ
ク）の４組の色成分に分解するのが一般的であり、ここ
では、Ｎ＝４として、４組の色成分に分解する例につい
て述べることにする。もちろん、Ｃ，Ｍ，Ｙの３組の色
成分に分解したり、Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ
（ブルー）の３組の色成分に分解したりしてもかまわな
い。

【００１３】図３は、修正対象となるカラー画像Ｐを色
分解することによって得られた４組の単色プレーンＰ
ｃ，Ｐｍ，Ｐｙ，Ｐｋを示す図である。ここで、各単色
プレーン上には、縦横に並んだ画素の配列が定義されて
おり、個々の画素には特定の画素値（たとえば、８ビッ
トのデータで１つの画素値を表現した場合には、０〜２
５５までの値）が定義されていることになる。ここで
は、各単色プレーン上に二次元ＸＹ座標系を定義し、カ
ラー画像Ｐについての第ｎ番目の単色プレーン上の座標
（ｘ，ｙ）の位置に定義された画素を画素Ｐ（ｎ，ｘ，
ｙ）と呼ぶことにし、この画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）につい
て定義された画素値を画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）と呼ぶ
ことにする。

【００１４】このようにカラー画像を、Ｎ組の単色プレ
ーン上の画素データの集合としてコンピュータ内に取り
込む具体的な方法は、既に種々の方法が公知である。た
とえば、カラー写真上の画像あるいはフィルム上の画像
をスキャナ装置で取り込んだり、デジタルカメラなどを
用いて直接撮影を行ったりすれば、図３に示すような複
数の単色プレーンの画像データが用意できる。

【００１５】続いて、ステップＳ１２において、各プレ
ーンごとに全体ヒストグラムを求める第１の演算段階が
実行される。ここで、全体ヒストグラムとは、ある１枚
のプレーン上に配置されている全画素の画素値を母集団
としたヒストグラムである。たとえば、図３に示すカラ
ー画像Ｐの第ｎ番目の単色プレーンについては、個々の
画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）についてのヒストグラムが求
められることになる。図４は、このようにして求められ
た１枚のプレーンについてのヒストグラムの一例を示す
グラフである。この例では、横軸に画素値（たとえば、
０〜２５５）、縦軸に頻度（特定の画素値を有する画素
が１プレーン上に何個存在するか）が示されている。こ
のようなヒストグラムが得られれば、必要に応じて、そ
の平均（ここでは、全体色調平均Ａｇと呼ぶ）および分
散（ここでは全体色調分散Ｖｇと呼ぶ）を演算によって
求めることができる。結局、ここに示す例では、カラー
画像Ｐについて４個のヒストグラムが求まることにな
る。

【００１６】次のステップＳ１３では、各プレーンの各
画素ごとに、それぞれ個別ヒストグラムを求める第２の
演算段階が実行される。すなわち、個々の画素について
それぞれ所定の近傍領域を定義し、ある１つの着目画素
の近傍領域に関する限りのヒストグラムをこの着目画素
についてのヒストグラムと定義することにより、各プレ
ーンの個々の画素についてそれぞれ固有の個別ヒストグ
ラムが求められることになる。

【００１７】図５は、この各画素ごとの個別ヒストグラ
ムを求める手法を説明する概念図である。たとえば、カ
ラー画像Ｐの第ｎ番目の単色プレーン上の座標（ｘ，
ｙ）に位置する特定の画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）についての
個別ヒストグラムは、次のようにして求めることができ
る。まず、画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）について、所定の近傍
領域Ｅｐ（ｎ，ｘ，ｙ）を定義する。たとえば、座標
（ｘ，ｙ）を中心として所定の半径をもった円を近傍領
域Ｅｐ（ｎ，ｘ，ｙ）と定義するようにしてもよい。そ
して、この近傍領域Ｅｐ（ｎ，ｘ，ｙ）内に所属する複
数の画素について画素値のヒストグラムを求め、これを
画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）についての個別ヒストグラムと定
義し、更に、この個別ヒストグラムについての平均およ
び分散を、画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）についての色調平均Ａ
ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）および色調分散Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）と
定義するのである。このような定義を各プレーンごと
に、全画素について行えば、各プレーンの各画素ごと
に、それぞれ独立した個別ヒストグラムが定義され、そ
れぞれ独立した色調平均および色調分散が定義されるこ
とになる。要するに、ある着目画素についての個別ヒス
トグラムは、その着目画素の近傍に存在する複数の画素
を母集団としたときの画素値の出現頻度を示すパラメー
タということになる。

【００１８】続くステップＳ１４では、求めたヒストグ
ラムを利用して、各プレーンの各画素の画素値を修正す
る修正段階が実行される。すなわち、カラー画像Ｐを構
成する４組の単色プレーンＰｃ，Ｐｍ，Ｐｙ，Ｐｋにつ
いて、各プレーンごとに、それぞれステップＳ１２で求
めた全体ヒストグラムを参照して、個々の画素Ｐ（ｎ，
ｘ，ｙ）の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）を修正する処理が
行われることになる。この修正処理の要点は次のとおり
である。ここでは、カラー画像Ｐを構成する第ｎ番目の
単色プレーン上の特定の画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）を修正対
象となる画素とし、この修正対象となる画素の画素値Ｐ
Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）を新たな画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）
に修正する場合の具体的な手順を述べよう。

【００１９】まず、修正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，
ｙ）が有する修正前の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）につい
て、この画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）についての個別ヒストグ
ラム上での相対位置を求める。たとえば、前述したステ
ップＳ１３の処理によって、この修正対象となる画素Ｐ
（ｎ，ｘ，ｙ）について、図６に示すような個別ヒスト
グラムが得られていたとする。上述したように、この図
６に示す個別ヒストグラムは、図５に示す近傍領域Ｅｐ
（ｎ，ｘ，ｙ）内に位置する複数の画素を母集団とした
ときの画素値の出現頻度を示すパラメータであり、修正
対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）の近傍の色調分布を示
している。いま、この個別ヒストグラム上において、修
正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）が有する画素値ＰＰ
（ｎ，ｘ，ｙ）が、図示したように、「中心よりやや右
寄りの位置」にあったとしよう。もちろん実際の演算で
は、相対位置を示すのに、「中心よりやや右寄りの位
置」というような曖昧な表現を用いることはできないの
で、何らかの定量的な表現を採る必要がある。この実施
形態では、この個別ヒストグラムの平均Ａｐ（ｎ，ｘ，
ｙ）と分散Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）とを利用して、この相対
位置を定量的に表現する手法を採っている。すなわち、
画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）と平均Ａｐ（ｎ，ｘ，ｙ）と
の隔たりＬｐを求め（Ｌｐ＝（ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）−Ａ
ｐ（ｎ，ｘ，ｙ））、この隔たりＬｐの分散Ｖｐ（ｎ，
ｘ，ｙ）に対する比「Ｌｐ／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）」によ
って、画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）の個別ヒストグラム上
での相対位置を定義している。分散Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）
は、この個別ヒストグラム全体の横方向の広がりを示す
パラメータであり、この分散Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）に対す
るＬｐの比を定義することによって、個別ヒストグラム
上での相対位置が定義できる。

【００２０】こうして求めた相対位置「Ｌｐ／Ｖｐ
（ｎ，ｘ，ｙ）」は、修正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，
ｙ）のもつ画素値が、その近傍領域の画素のもつ画素値
に比べてどの程度の値であるかを示す指標になる。たと
えば、相対位置「Ｌｐ／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）」の値が０
であれば、近傍領域の中でもほぼ平均的な画素値であ
り、値が正であれば平均以上、値が負であれば平均以下
の画素値であることが示される。ただし、ここで言う
「平均以上」とか、「平均以下」と言った尺度は、あく
までも近傍領域内の画素を母集団としたときの尺度であ
り、カラー画像の全領域を母集団としたものではない。

【００２１】さて、修正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，
ｙ）の修正前の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）について、そ
の個別ヒストグラム上での相対位置が求まったら、続い
て、この修正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）を含むプ
レーンに関する全体ヒストグラム上で、同じ相対位置に
存在する画素値を求める。たとえば、上述の例の場合、
修正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）は、第ｎ番目のプ
レーン上の画素であるから、第ｎ番目のプレーンについ
ての全体ヒストグラム上で、同じ相対位置に存在する画
素値が求められる。ここでは、この第ｎ番目のプレーン
に関する全体ヒストグラムが、図７に示すようなもので
あったとしよう。この図７に示す全体ヒストグラムの平
均Ａｇ（ｎ）および分散Ｖｇ（ｎ）は、通常、図６に示
す個別ヒストグラムの平均Ａｐ（ｎ，ｘ，ｙ）および分
散Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）とは異なる。本発明の基本概念
は、両ヒストグラムについて、相対位置が同じになるよ
うな画素値を対応づけるという点にある。たとえば、図
６に示す個別ヒストグラムにおける画素値ＰＰ（ｎ，
ｘ，ｙ）については、図７に示す全体ヒストグラムにお
ける画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）が対応づけられること
になる。こうして、画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）が求ま
ったら、修正対象となる画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）の修正前
の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）を、新たな画素値ＰＰ
^＊（ｎ，ｘ，ｙ）に修正するのである。

【００２２】このような修正処理を、カラー画像Ｐの第
ｎ番目の単色プレーン上の全画素について実行し、更
に、全Ｎ組の単色プレーンすべてについて実行すれば、
ステップＳ１４の処理は完了である。要するに、このス
テップＳ１４の処理は、修正対象となる画素Ｐ（ｎ，
ｘ，ｙ）のもつ修正前の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）が、
個別ヒストグラム上で、たとえば「中心よりやや右寄り
の位置」にあった場合には、全体ヒストグラム上で「中
心よりやや右寄りの位置（同じ相対位置）」にある画素
値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）をみつけ、この画素値ＰＰ
^＊（ｎ，ｘ，ｙ）を画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）の新たな画素
値として置換する処理ということができる。このような
修正処理を行うと、修正対象となる画素近傍の模様パタ
ーンを維持しつつ、その色調だけを全画像領域の平均的
な色調に近付ける修正を行うことが可能になる。すなわ
ち、個々の画素の画素値を修正しても、個別ヒストグラ
ム上での相対位置には変わりはないため、隣接する画素
間の濃淡の関係は、そのまま維持されることになり、も
とのパターンの表現はそのまま維持されるのである。た
とえば、修正前の状態において、画素Ｐ１が濃く（画素
値が大きい）、画素Ｐ２が淡い（画素値が小さい）とい
う関係があった場合、修正後においても、この濃淡関係
はそのまま維持されることになる。このように、個々の
画素値の個別ヒストグラム上での相対位置は変わらない
ものの、画素値の絶対値は変わるため、色調だけが全体
ヒストグラムの示す平均的な色調に修正されることにな
る。

【００２３】図６に示す修正前の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，
ｙ）と、図７に示す修正後の画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，
ｙ）とを比較すれば、画素値の絶対値は全く異なるが、
ヒストグラム上での相対位置は同じであることが理解で
きよう。このような修正処理は、色調変動を解消するの
に効果的である。たとえば、修正前の画像に、図１(a)
あるいは(b) に示すような色調変動部Ｆが存在していた
場合を考える。この場合、色調変動部Ｆ付近の画素につ
いての個別ヒストグラムは、全体ヒストグラムと比較す
ると画素値を示す軸上の位置がかなりずれたものにな
る。たとえば、図７に示す全体ヒストグラムに比べて、
図６に示す個別ヒストグラムは、全体的に横軸（画素値
を示す軸）に関して左方向にずれているが、これは、画
素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）の近傍領域についての第ｎ番目の単
色に関する色調が、画像全体の平均的な色調に比べて画
素値の小さい方（たとえば、淡い方）にずれていること
を示している。ところが、ステップＳ１４の修正処理に
より、この画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）のもつ修正前の画素値
ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）は、図７に示す全体ヒストグラム上
の新たな画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）に置き換えられて
しまう。したがって、色調変動部Ｆ内の画素が、特異な
色調を示す画素値を有していたとしても、この修正処理
により画素値は置換されてしまい、色調変動は解消され
ることになる。

【００２４】さて、本発明では、概念的には上述したよ
うに、ヒストグラム上で同じ相対位置にある画素値を求
めるわけであるから、図６に示す個別ヒストグラム上で
「中心よりやや右寄りの位置」にある修正前の画素値Ｐ
Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）に対しては、図７に示す全体ヒストグ
ラム上で「中心よりやや右寄りの位置」にある画素値Ｐ
Ｐ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）を修正後の画素値として求めればよ
い。ただ、実際の演算では、より定量的な処理を行う必
要がある。既に述べたように、この実施形態では、ヒス
トグラムの平均と分散を利用して、相対位置を定量的に
表現する手法を採っており、図６に示す個別ヒストグラ
ム上での画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）の相対位置は、「Ｌ
ｐ／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）」なる値によって定量的に表現
されている。したがって、図７に示す全体ヒストグラム
上での画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）の相対位置も、同じ
「Ｌｐ／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）」なる値によって定量的に
表現される位置になればよい。結局、図７に示す全体ヒ
ストグラムの平均をＡｇ（ｎ）、分散をＶｇ（ｎ）と
し、画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）の平均Ａｇ（ｎ）から
の隔たりをＬｇ（Ｌｇ＝ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）−Ａｇ
（ｎ））としたときに、 Ｌｐ／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ） ＝ Ｌｇ／Ｖｇ（ｎ） (1) なる式が成り立つような隔たりＬｇを求めることができ
ればよい。したがって、隔たりＬｇは、 Ｌｇ＝（Ｖｇ（ｎ）／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ））・Ｌｐ (2) なる演算により求めることができる。ここで、Ｌｐ＝Ｐ
Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）−Ａｐ（ｎ，ｘ，ｙ）であるから、 ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）＝Ａｇ（ｎ）＋（Ｖｇ（ｎ）／Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）） ・（ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）−Ａｐ（ｎ，ｘ，ｙ）） (3) なる演算によって、修正後の画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，
ｙ）を一義的に求めることができることがわかる。

【００２５】この式(3) は、カラー画像Ｐの第ｎ番目の
プレーン上の座標（ｘ，ｙ）に位置する特定の画素Ｐ
（ｎ，ｘ，ｙ）の修正後の画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）
を求める式であるが、一般に、カラー画像Ｐ内の修正対
象となる画素Ｐについての修正前の画素値をＰＰ、この
画素Ｐについての個別ヒストグラムの平均をＡｐ、分散
をＶｐとし、修正に利用する全体ヒストグラムの平均を
Ａｇ、分散をＶｇとすれば、修正対象となる画素Ｐにつ
いての修正後の画素値ＰＰ^＊は、 ＰＰ^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ） (4) なる演算によって求めることができる。

【００２６】こうして、ステップＳ１４において、カラ
ー画像Ｐの全Ｎ組のプレーン上の全画素について、画素
値の修正が行われたら、ステップＳ１５において、この
修正後のカラー画像Ｐ^＊を出力する画像出力段階を行
う。この画像出力は、後のプロセスに適した形式で行え
ばよい。たとえば、この画像データに基づいて原版フィ
ルムを作成するのであれば、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各版ごと
にフィルム上に画像を出力すればよいし、この画像デー
タに基づいて直接印刷版を作成するのであれば、印刷版
作成装置が要求するデータフォーマットでデジタルデー
タのまま出力を行えばよい。

【００２７】なお、上述した画素値の平均および分散を
利用した定量的な取扱いは、理論的には、ヒストグラム
が正規分布をとるという前提に基づくものであるが、実
用上は、正規分布以外のヒストグラムについて適用して
も何ら問題は生じない。別言すれば、正規分布以外のヒ
ストグラムをとる一般的な画像に対して、上述の演算に
よる色調修正を行った場合、もとのパターンにおける各
画素間の濃淡関係は厳密には維持されなくなる。しかし
ながら、実用上は、人間の目で観察する上では、ほぼ同
一のパターンが維持されていると認識できる程度の修正
結果が得られるので、何ら問題は生じない。

【００２８】§２． 本発明に係る色調修正方法の実用
的な手順 上述の§１では、本発明に係る色調修正方法の基本手順
を述べた。しかしながら、この基本手順によると、個々
の画素ごとにそれぞれ近傍領域を定義して、各プレーン
の個々の画素ごとにそれぞれ個別ヒストグラムを求める
必要があるため、コンピュータによる演算負担は非常に
大きなものになる。特に、解像度の高い画像を用いた場
合、画素の総数は膨大な数になり、演算負担を配慮する
と必ずしも効率的な手法とは言えない。また、修正後の
画像が、最終的には人間の目によって観察されることを
考慮すると、肉眼では認識不可能な個々の画素単位の解
像度で、個別ヒストグラムを求めることはあまり有意義
でない。そこで、ここでは、§１で述べた基本概念を利
用した実用的な手法を説明する。

【００２９】いま、図８に示すように、カラー画像Ｐを
複数のブロックに分割する。図示の例では、画像を縦方
向に４分割、横方向に５分割、合計２０分割しており、
２０個のブロックＢ１〜Ｂ２０が定義されている。そし
て、図２の手順におけるステップＳ１３では、個々の画
素単位ではなく、個々のブロック単位でそれぞれ独立し
たヒストグラムを求めるようにし、ステップＳ１４にお
ける修正段階では、修正対象となる画素が所属するブロ
ックについてのヒストグラムを用いるようにしてみる。
たとえば、カラー画像Ｐの第ｎ番目のプレーン上のブロ
ックＢ１に所属する画素が修正対象となる画素である場
合には、このブロックＢ１についてのヒストグラム（す
なわち、ブロックＢ１に所属する全画素を母集団とした
ヒストグラム）上で、修正対象となる画素の画素値の相
対位置を求め、この第ｎ番目のプレーンについての全体
ヒストグラム上で、同一の相対位置を示す画素値を修正
後の画素値とすればよい。

【００３０】このような手法を採れば、ヒストグラムを
求める演算は、個々の画素ごとに行う必要はなく、個々
のブロックごとに行えば足りる。この手法は、いわば§
１で述べた手法において、同一のブロック内に所属する
画素については、このブロック領域を共通の近傍領域と
定義した実施形態ということができる。すなわち、ブロ
ックＢ１内のいずれの画素についても、ブロックＢ１を
近傍領域として定義したと考えれば、この手法は、§１
で述べた手法の範疇のひとつになる。

【００３１】しかしながら、このままの手法では、各ブ
ロックの境界線において、色調の変化が不連続になると
いう新たな弊害が生じる。たとえば、ブロックＢ１内の
画素の色調修正に用いるヒストグラムと、これに隣接す
るブロックＢ２内の画素の色調修正に用いるヒストグラ
ムとは、それぞれ別個のヒストグラムになるため、最終
的に得られた修正後の画像Ｐ^＊において、ブロックＢ１
とブロックＢ２との境界線で色調の変化が不連続になっ
てしまうのである。結局、肉眼で観察した場合に、色調
変化の不連続線として、各ブロックの境界線が認識され
てしまうことになる。

【００３２】このような弊害を避けるために、本実施形
態では、次のような工夫を施している。まず、図９に示
すように、各ブロック内にそれぞれ代表位置Ｈを定義す
る。図示の例では、各ブロックの中心点に代表位置Ｈを
定義しているが、代表位置Ｈは必ずしも中心点に定義す
る必要はなく、たとえば、ブロックの境界線を構成する
矩形の左上隅点などを代表位置Ｈと定義することも可能
である。そして、個々のブロックについて求められたヒ
ストグラムの平均および分散を、それぞれ個々のブロッ
クの代表位置Ｈについての色調平均および色調分散と定
義する。たとえば、図９に示すカラー画像Ｐの第ｎ番目
のプレーン上のブロックＢ１８の代表位置Ｈの座標が
（ｘ，ｙ）であったとしよう。この場合、この代表位置
Ｈ（ｎ，ｘ，ｙ）について定義される色調平均Ａｐ
（ｎ，ｘ，ｙ）および色調分散Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）は、
ブロックＢ１８についてのヒストグラム（すなわち、ブ
ロックＢ１８に所属する全画素を母集団としたヒストグ
ラム）についての色調平均および色調分散ということに
なる。

【００３３】結局、各プレーンごとに合計２０個の代表
位置Ｈが定義され、個々の代表位置Ｈのそれぞれについ
て、色調平均と色調分散とが定義されたことになる。い
ま、個々の代表位置Ｈにそれぞれ格子点を配置したとす
れば、図１０に示すように、各プレーン上にそれぞれ一
定間隔で格子点が配置されたことになり、各格子点には
それぞれ固有の色調平均および色調分散が定義されてい
ることになる。たとえば、図１０に示すカラー画像Ｐで
は、代表位置Ｈに配置された格子点ａ〜ｄには、それぞ
れ固有の色調平均および色調分散が定義されているが、
任意の位置の点ｅには、そのような定義はなされていな
い。そこで、補間法を用いることにより、格子点以外の
任意の点についても、それぞれ固有の色調平均および色
調分散が定義されるようにする。すなわち、任意の点ｅ
については、その近傍に存在する複数の格子点ａ〜ｄに
ついて定義された色調平均および色調分散に基づく補間
を行い、固有の色調平均および色調分散を定義する。こ
のように、離散的なスカラー場に基づいて、連続的なス
カラー場を定義する補間法は、種々の方法が公知である
ため、ここでは具体的な補間法についての詳細な説明は
省略するが、要するに、スカラー値に不連続が生じない
ように、なだらかに値が変化する連続的なスカラー場が
定義できれば、どのような補間法を用いてもかまわな
い。たとえば、図１０のカラー画像Ｐ内に示されている
任意の点ｅについての色調平均を定義するのであれば、
周囲の４つの格子点ａ〜ｄに定義された４つの色調平均
値について、距離に応じた重みづけ（近い格子点ほど大
きな重みづけをする）を行った加重平均を求めればよ
い。色調分散についての補間も全く同様である。

【００３４】このような補間法を適用すれば、格子点以
外の任意の点についても、それぞれ固有の色調平均およ
び色調分散の値が補間値として得られることになる。し
かも、これらの補間値は空間的に連続した値となり、全
画像領域にわたって不連続は生じない。すなわち、この
補間法により色調平均および色調分散を定義した段階に
おいては、もはやブロックの境界線において、色調平均
および色調分散が不連続になることもない。

【００３５】かくして、カラー画像Ｐ内の画素について
色調修正を施す場合、このように補間法により得られた
色調平均および色調分散を利用すればよい。たとえば、
図１０のカラー画像Ｐ内の第ｎ番目のプレーン上の任意
の点ｅに位置する画素が修正対象の場合、この点ｅにつ
いて定義された色調平均および色調分散と、第ｎ番目の
プレーンについての全体ヒストグラムの色調平均（以
下、全体色調平均と呼ぶ）および色調分散（以下、全体
色調分散と呼ぶ）を利用して、補正後の画素値を求める
ようにする。これを具体的な演算式で示せば次のように
なる。すなわち、カラー画像Ｐ内の修正対象となる画素
Ｐについての修正前の画素値をＰＰ、この画素Ｐの位置
について定義された色調平均をＡｐ、色調分散をＶｐと
し、修正に利用する全体ヒストグラムについての全体色
調平均をＡｇ、全体色調分散をＶｇとすれば、修正対象
となる画素Ｐについての修正後の画素値ＰＰ^＊は、ＰＰ
^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ）
(4)なる演算によって求めることができる。

【００３６】ここでは、このようなブロック分割を利用
した概念を取り入れた色調修正方法の手順を、図１１の
流れ図に示す。まず、ステップＳ２１において、修正対
象となる画像Ｐを各色成分ごとに取り込む画像入力段階
が行われる。すなわち、修正対象となるカラー画像をＮ
組の色成分に分解し、各色成分ごとに、所定の画素値を
有する画素の配列からなる単色プレーンを構成し、カラ
ー画像をＮ組の単色プレーンとして取り込む処理が行わ
れることになる。続くステップＳ２２では、このＮ組の
単色プレーンについて、各プレーンごとに、それぞれプ
レーン全体の画素値についての全体ヒストグラムを求
め、各プレーンごとに求められた各全体ヒストグラムの
平均および分散を、それぞれ各プレーンについての全体
色調平均および全体色調分散と定義する。

【００３７】次に、ステップＳ２３において、カラー画
像を複数のブロックに分割し、各プレーンの各ブロック
ごとにそれぞれ画素値のヒストグラムを求める第２の演
算段階を実行する。更に、ステップＳ２４において、各
ブロック内にそれぞれ代表位置を定義し、各ブロックに
ついて求められたヒストグラムの平均および分散を、そ
れぞれ各ブロックの代表位置についての色調平均および
色調分散と定義し、これら代表位置以外の各位置につい
ては、近傍に存在する複数の代表位置について定義され
た色調平均および色調分散に基づく補間により、それぞ
れ固有の色調平均および色調分散を定義する第３の演算
段階を実行する。

【００３８】次のステップＳ２５では、Ｎ組の単色プレ
ーンについて、各プレーンごとに、それぞれ個々の画素
の画素値を各プレーンについての全体ヒストグラムを利
用して修正する修正段階が実行される。具体的には、修
正対象となる画素Ｐについての修正前の画素値をＰＰ、
この画素Ｐの位置について定義された色調平均をＡｐ、
色調分散をＶｐとし、修正に利用する全体ヒストグラム
についての全体色調平均をＡｇ、全体色調分散をＶｇと
すれば、修正対象となる画素Ｐについての修正後の画素
値ＰＰ^＊は、 ＰＰ^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ） (4) なる演算によって求めることになる。

【００３９】最後に、ステップＳ２６において、修正後
の画素値をもったＮ組の単色プレーンから構成されるカ
ラー画像を、修正後の画像として出力する画像出力段階
が実行される。

【００４０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る色調修正方
法によれば、部分的なヒストグラム上での相対位置と同
じ相対位置を占める全体ヒストグラム上での画素値を用
いて修正を行うようにしたため、色調変動の修正を容易
に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る色調修正方法の適用対象となる色
調変動を有する画像の例を示す図である。

【図２】本発明に係る色調修正方法の基本手順を示す流
れ図である。

【図３】図２に示す流れ図のステップＳ１１の画像入力
段階によって用意された４組の単色プレーンを示す図で
ある。

【図４】図３に示す単色プレーンのうちの１枚について
求められた全体ヒストグラムの一例を示すグラフであ
る。

【図５】各プレーン上の各画素Ｐごとに、それぞれ近傍
領域を定義して個別ヒストグラムを求める手法を示す概
念図である。

【図６】図５に示す手法で求めた個別ヒストグラムの一
例を示すグラフである。

【図７】図６に示す個別ヒストグラム上での相対位置と
同じ相対位置にある画素値ＰＰ^＊を、全体ヒストグラム
上で求めたグラフである。

【図８】各プレーンをブロック分割し、各ブロックごと
にヒストグラムを求める手法を説明する概念図である。

【図９】図８に示す各ブロックの代表位置（中心位置）
に、それぞれ格子点を定義し、各格子点に色調平均およ
び色調分散を定義した状態を示す図である。

【図１０】図９に示す格子点を用いた補間法により、任
意の点についての色調平均および色調分散を定義する手
法を示す図である。

【図１１】ブロック分割の手法を利用した本発明に係る
色調修正方法の実用的な手順を示す流れ図である。

【符号の説明】 ａ〜ｄ…格子点 ｅ…任意の点 Ａｇ…全体色調平均（全体ヒストグラムの平均） Ａｐ（ｎ，ｘ，ｙ）…色調平均（個別ヒストグラムの平
均） Ｂ１〜Ｂ２０…ブロック Ｅｐ（ｎ，ｘ，ｙ）…近傍領域 Ｆ…色調変動部 Ｈ（ｎ，ｘ，ｙ）…代表位置（ブロックの中心位置） Ｌｐ…個別ヒストグラム上での色調平均Ａｐ（ｎ，ｘ，
ｙ）と特定の画素値ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）との距離 Ｌｇ…全体ヒストグラム上での全体色調平均Ａｇ（ｎ）
と特定の画素値ＰＰ^＊（ｎ，ｘ，ｙ）との距離 Ｐ…カラー画像 Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙ，Ｐｋ…カラー画像Ｐを構成する各単
色プレーン Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）…カラー画像Ｐを構成する第ｎ番目の
単色プレーン上の座標（ｘ，ｙ）に位置する画素 ＰＰ（ｎ，ｘ，ｙ）…画素Ｐ（ｎ，ｘ，ｙ）のもつ画素
値 Ｖｇ（ｎ）…全体色調分散（全体ヒストグラムの分散） Ｖｐ（ｎ，ｘ，ｙ）…色調分散（個別ヒストグラムの分
散）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有吉 俊雄 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 野田 智孝 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のパターンが所定の色調で表現され
   たカラー画像における色調変動を修正する色調修正方法
   であって、 修正対象となるカラー画像をＮ組の色成分に分解し、各
   色成分ごとに、所定の画素値を有する画素の配列からな
   る単色プレーンを構成し、前記カラー画像をＮ組の単色
   プレーンとして取り込む画像入力段階と、 前記Ｎ組の単色プレーンについて、各プレーンごとに、
   それぞれプレーン全体の画素値についての全体ヒストグ
   ラムを求める第１の演算段階と、 前記カラー画像を構成する個々の画素についてそれぞれ
   所定の近傍領域を定義し、前記Ｎ組の単色プレーンにつ
   いて、各プレーンごとに、ある１つの着目画素の近傍領
   域に関する限りのヒストグラムをこの着目画素について
   の個別ヒストグラムと定義することにより、各プレーン
   の個々の画素についてそれぞれ個別ヒストグラムを求め
   る第２の演算段階と、 前記Ｎ組の単色プレーンについて、各プレーンごとに、
   それぞれ個々の画素の画素値を修正するために、修正対
   象となる画素について定義された個別ヒストグラム上
   で、その画素の修正前の画素値が占める相対位置を求
   め、修正対象となる画素を含むプレーンに関する全体ヒ
   ストグラム上で前記相対位置に存在する画素値を求め、
   この求めた画素値を修正後の画素値とする修正を行う修
   正段階と、修正後の画素値をもったＮ組の単色プレーン
   から構成されるカラー画像を、修正後の画像として出力
   する画像出力段階と、 を有することを特徴とする色調修正方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の色調修正方法におい
   て、 修正段階で、修正対象となる画素Ｐについての修正前の
   画素値をＰＰ、この画素Ｐについての個別ヒストグラム
   の平均をＡｐ、分散をＶｐとし、修正に利用する全体ヒ
   ストグラムの平均をＡｇ、分散をＶｇとし、前記修正対
   象となる画素Ｐについての修正後の画素値ＰＰ^＊を、 ＰＰ^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ） なる演算によって求めるようにしたことを特徴とする色
   調修正方法。
3. 【請求項３】 所定のパターンが所定の色調で表現され
   たカラー画像における色調変動を修正する色調修正方法
   であって、 修正対象となるカラー画像をＮ組の色成分に分解し、各
   色成分ごとに、所定の画素値を有する画素の配列からな
   る単色プレーンを構成し、前記カラー画像をＮ組の単色
   プレーンとして取り込む画像入力段階と、 前記Ｎ組の単色プレーンについて、各プレーンごとに、
   それぞれプレーン全体の画素値についての全体ヒストグ
   ラムを求め、各プレーンごとに求められた各全体ヒスト
   グラムの平均および分散を、それぞれ各プレーンについ
   ての全体色調平均および全体色調分散と定義する第１の
   演算段階と、 前記カラー画像を複数のブロックに分割し、各プレーン
   の各ブロックごとにそれぞれ画素値のヒストグラムを求
   める第２の演算段階と、 各ブロック内にそれぞれ代表位置を定義し、各ブロック
   について求められたヒストグラムの平均および分散を、
   それぞれ各ブロックの代表位置についての色調平均およ
   び色調分散と定義し、前記代表位置以外の各位置につい
   ては、近傍に存在する複数の代表位置について定義され
   た色調平均および色調分散に基づく補間により、それぞ
   れ固有の色調平均および色調分散を定義する第３の演算
   段階と、 前記Ｎ組の単色プレーンについて、各プレーンごとに、
   それぞれ個々の画素の画素値を各プレーンについての全
   体ヒストグラムを利用して修正するために、修正対象と
   なる画素Ｐについての修正前の画素値をＰＰ、この画素
   Ｐの位置について定義された色調平均をＡｐ、色調分散
   をＶｐとし、修正に利用する全体ヒストグラムについて
   の全体色調平均をＡｇ、全体色調分散をＶｇとし、前記
   修正対象となる画素Ｐについての修正後の画素値ＰＰ^＊
   を、 ＰＰ^＊＝Ａｇ＋（Ｖｇ／Ｖｐ）・（ＰＰ−Ａｐ） なる演算によって求めて修正を行う修正段階と、 修正後の画素値をもったＮ組の単色プレーンから構成さ
   れるカラー画像を、修正後の画像として出力する画像出
   力段階と、 を有することを特徴とする色調修正方法。