JPH10187972A - 光源色の判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、カラー画像からシーン光源の色を
判定する改良された方法の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明のシーンの光源の色を判定する方
法は、シーンのカラーディジタル画像を形成する段階
と、上記ディジタル画像の色度ビットマップを形成する
段階と、上記色度ビットマップを平滑化する段階と、上
記平滑化された色度ビットマップ内の複数のスポークを
識別し、上記スポークの中の一つを取り囲む複数のビー
ムを上記平滑化された色度ビットマップの全域に投影す
る段階と、上記ビームの交差を識別する段階と、上記光
源の色を判定するため、上記交差の中心傾向を判定する
段階からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にディジタ
ル画像処理の分野に係わり、特に、シーンの光源の色を
判定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー写真システム、電子カラー画像表
示システムのような殆どの自動カラー画像再生システム
において、再生された画像の色バランスは、カラー原画
像（カラー写真の場合にはカラーネガ、或いは、電子カ
ラー画像システムの場合には記録されたディジタルカラ
ー画像）に関して行われた測定に基づいて自動的に補正
される。一般的に色補正の目的は、再生画像の全体的な
平均色をグレイ付近の色調にさせることである（カラー
写真印刷におけるエバンス“グレイワールド”）。画像
が調節される方のグレイ付近の特定の色調は、カラー補
正過程の“目的ポイント”と称される。色空間内の目的
ポイントの位置は、画像中のシーンを照明するため使用
された光（シーン光源）の色の強い関数であるため、シ
ーン光源の色についての知識を用いることによって色補
正をより正確に行うことが可能になるので、再生画像の
見え方が改良され、写真印刷の場合には再制作の回数が
削減される。

【０００３】シーン光源の色を識別する一つの方法は、
１９８７年８月４日にリー（H.C. Lee）に発行された発
明の名称“カラー画像からシーン光源の色の判定方法(A
method for determining the color of a scene illum
inant from a color image)”である米国特許第4,685,0
71 号明細書に記載されている。リーにより提案された
方法において、鏡面的に反射された光の色は、シーン内
で別々に色付けされた複数の表面上で一定の色相及び可
変性彩度を有するポイントの複数の組を検出し、上記ポ
イントの組のカラー値に当てはめられた直線の交差の場
所を判定することにより決定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リーによる方法は略満
足できる結果を与えるが、ポイントの組の形状に依存し
て、ポイントの組のカラー値に当てはめられた直線がシ
ーン光源の色を正確に表わさない交差を生ずる場合があ
る。従って、カラー画像からシーン光源の色を判定する
改良された方法が必要である。

【０００５】本発明は少なくとも上記の問題点の中の一
つを解決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】要約して言うと、本発明
の一面によれば、本発明のシーンの光源の色を判定する
方法は、シーンのディジタル画像を形成する段階と、上
記ディジタル画像の色度ビットマップを形成する段階
と、上記色度ビットマップを平滑化する段階と、上記平
滑化された色度ビットマップ内の複数のスポークを識別
し、上記平滑化された色度ビットマップの全域に上記ス
ポークの中の一つを取り囲む複数のビームを投影する段
階と、上記ビームの交差を識別する段階と、上記光源の
色を判定するため上記交差の中心傾向(central tendenc
y)を判定する段階とからなる。

【０００７】本発明の上記並びに他の面、目的、特徴及
び利点は、添付図面を参照して以下の本発明の好ましい
実施例の詳細な説明と特許請求の範囲の記載とを読むこ
とによってより明瞭に理解され、認められるようにな
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を説明する。理解を容易にさせるため、図面に
共通した同じ構成要素を指定するため同じ参照番号が使
用される。シーンの光源の色を判定する本発明の方法
は、カラー画像を生成する多種の電子システムに広範に
適用される。例えば、本発明は、図１に示されたシステ
ムの一部として組み込まれる。同図に示されたシステム
において、ディジタル画像取得装置１０は光源又は発光
体２５により照明された実世界シーン２０の画像を取得
する。好ましくは、画像は１画素について赤、緑及び青
のようなカラー多重ビットとして取得される。勿論、任
意の適当なカラーフォーマットを使用しても構わない。
画像のディジタル表現は、次に、画像処理を実行する画
像プロセッサ３０に入力される。ディジタル表現は、次
に、例えば、処理された画像をユーザに見せるＣＲＴの
ようなカラー表示装置４０に赤、緑及び青で送られる。
画像を処理する際に、画像プロセッサ３０は画像の正確
な処理が行えるように光源の色を判定する。

【０００９】図２を参照するに、画像プロセッサ内にソ
フトウェアにより実現された光源の色を判定する処理の
フローチャートが示されている。ソフトウェアはフロッ
ピーディスクを介して画像プロセッサに入力されるか、
又は、ハードディスク若しく画像プロセッサのファーム
ウェア上に記憶され得る点に注意する必要がある。最初
に、ソフトウェアはステップ２で初期化され、ステップ
４においてユーザは取得用の画像のディジタル表現を選
択する。この画像のディジタル表現は、後述するよう
に、好ましくは、３原色、即ち、赤、緑及び青を用いて
１画素当たりについて多重ビットのビットマップに記憶
されたカラーディジタル画像である。次に、ステップ６
において、上記取得された画像から、画像内の各画素の
色度を計算し、Ｔ空間内の各画素の色度に対応した位置
で色度ビットマップに“１”ビットを配置することによ
り、１画素当たりにつき１ビットの色度ビットマップが
Ｔ空間に形成される。典型的なビットマップは図３に示
される。従来技術において公知のように、取得された画
像に対応する色度が無い場合、“０”ビットが色度ビッ
トマップの各画素に配置される。ビットマップは、取得
された画像の各画素に対し、 x=(R-B)/sqrt(2) y=(R+G+B)/sqrt(3) を計算することにより形成される。但し、ｘ方向は赤−
青(R-B) 又は照度軸を示し、ｙ方向は緑−マゼンタ(G-
M) 軸を表わす。

【００１０】次に、ステップ８において、平滑化された
色度ビットマップが形成される。図４には図３のビット
マップを平滑化して得られたビットマップが示されてい
る。平滑化は多数の公知の技術の中のいずれによって行
ってもよい。例えば、色度ビットマップはグレイスケー
ルビットマップに変換され、グレイスケールビットマッ
プ内の各画素毎に、その画素の値は、全ての方向（上下
左右）に距離３ずつ離れている隣接画素の値の和を４９
で除算した値により置換されるので、画像をぼかす（ブ
ラー）。固定閾値が得られた画素に適用され、閾値を超
える全画素は１にセットされ、閾値に満たない全画素は
０にセットされる。ブラー処理と閾値処理は所望の平滑
性が得られるまで繰り返してもよい。平滑化されたビッ
トマップには対象が含まれ、対象の中の一つは典型的に
他の対象よりもサイズが著しく大きい点に注意する必要
がある。大きい対象（有意な対象）は、以下に詳述する
ように光源の色度を判定する際に使用される。

【００１１】次に、平滑化されたビットマップ内の複数
の“スポーク”を識別し、スポーク位置のビットマップ
全体に“ビーム”の系列を投影するサブルーチンＳ１０
が実行される。このサブルーチンは図５のフローチャー
トにより示されている。この点に関して、色度ビットマ
ップは、対象を検出するためステップ１０Ａで非零画素
が見つかるまでラスタ形式（１ラインずつ、好ましく
は、左下コーナーから始める）で走査される。この画素
（即ち、最初に識別された画素）が一部分を占める対象
のチェーンコード表現が識別された対象に対しステップ
１０Ｂにおいて作成される。チェーンコードの発生は従
来技術において公知の処理であるが、理解を助けるため
簡単に説明する。

【００１２】図６を参照するに、最初に識別された画素
を取り囲む画素は、他の非零画素が見つかるまで順番に
探索され、最初に識別された画素から最後に検出された
画素までの方向を示す数字である方向性ディジットが割
り当てられる。例えば、最後に検出された画素が元の画
素から実質的に４５°であるとき、方向性ディジットと
して“２”が割り当てられ、最後に検出された画素が元
の画素から実質的に９０°であるならば、方向性ディジ
ットとして“３”が割り当てられる。チェーンコードの
発生は、探索を開始する基準位置として直前に方向性デ
ィジットが割り当てられた画素を用いて続けられ、上記
の処理は、最初の画素が検出され対象全体がチェーンコ
ード形式にされたことが分かるまで繰り返される。

【００１３】再度図５を参照するに、対象全体が探索さ
れたとき、対象が有意であると見なされるのに十分な大
きさであること、好ましくは、長さが１００画素である
ことを確かめるため、チェーンコードの長さがステップ
１０Ｃで検査される。長さが十分ではない場合に、次の
対象を検出するため、対象の最高垂直位置から始めてラ
スタ形式の探索が続けられ、上記の処理が繰り返され
る。

【００１４】有意な対象が識別された後、ステップ１０
Ｄにおいて、対象の中心付近のポイント、又は、好まし
くは中心が、デカルト座標系が使用されていることを仮
定した場合に、ｘ方向及びｙ方向に対象上で最小ポイン
トと最大ポイントとの平均を計算することにより確定さ
れる。この“中心ポイント”は、図７に示される如く、
この中心ポイントと、中心ポイントのチェーンコードに
より表わされるような対象の境界に沿った各ポイントと
の間の距離（Ｌ）を測定することにより“距離リスト”
を計算するため使用される。

【００１５】図８を参照するに、典型的な距離リストが
示されている。対象の境界上で最初に識別された画素に
横座標上で零が割り当てられ、チェーンコード内に順番
に存在する隣接画素は、対応して順番に番号が付けられ
ている。縦座標は中心ポイントからの画素の距離を表わ
す。或いは、より精度を高めるため、対象の境界を示す
矩形のコーナーにある４個のポイントを単独の中心ポイ
ントの代わりに対象上の各画素までの距離を測定する基
準ポイントとして使用してもよい。各基準コーナーから
生成されたグラフは、従来技術において公知の如く、単
一のグラフを生成するため一つに併合される。しかし、
この方法は計算時間を増加させる。

【００１６】次に、ステップ１０Ｅにおいて、距離リス
トから各局所極大（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）が識別される。
これは、従来公知の多数の種々の技術を用いて実現され
得る。例えば、単調な曲線である距離リストのグラフ表
現が好ましくは左端から横に移動され、各ポイントで勾
配が計算される。曲線は勾配が正になるまで横に移動さ
れる。勾配が符号を変化させたとき、そのポイントは潜
在的な局部極大として保持される。その重要さを判定す
るため、潜在的な局部極大ポイントと、曲線に沿って一
定距離、好ましくは、曲線上を左方向に２０画素だけ後
戻りした第２のポイントとの間の差が計算される。この
差が零よりも大きいならば、潜在的な局部極大ポイント
は“スポーク”として認め得ると考えられ、局部極大の
リストのメモリに格納される。この処理は、各最大値又
は“スポーク”を検出するため距離リスト曲線の全体に
対して繰り返される。

【００１７】グラフ上の局部極大（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）
は、平滑化された色度ビットマップ内の現在の対象の境
界上の最大曲率のポイントに対応し、対象内のスポーク
の端点を表わすことに注意する必要がある。局部極大が
検出された後、ビーム境界が計算される。この処理は図
９に示されている。図５及び９を参照するに、最初に、
各スポーク端点毎に、スポーク端点付近（好ましくは端
点から５画素）の対象の境界に沿って２個のポイント
（端点の両側に１個ずつのポイント）が在り、これらの
ポイントと端点との間に形成された角度が計算される。
この処理は、上記角度が減少し続ける限り、スポーク端
点から順番に遠ざかる（好ましくは、直前に調べられた
画素よりも１画素ずつ離れる）ポイントを使用して繰り
返される。角度が増加し始めたとき、曲線に沿った上記
のポイントは“ビーム端点”として固定される。対象上
の２個のポイント（Ｅ及びＦ）は、以下に詳述する如
く、次に、ステップ１０Ｆで、各“ビーム端点”毎にビ
ームエッジを定義する線を間に引くことが可能な第２の
ポイントを個別に定義するため、各初期スポーク端点の
代替として識別される。各スポークに対する２本の交差
線は、以下、ビームエッジの結合ペア(mated pair)と称
される。

【００１８】各ビームのもう一方のポイントを決定する
ため、ステップ１０Ｇにおいて、スポーク端点の付近に
ある対象の境界の曲率が調べられ、例えば、図９におけ
るポイントＧ及びＨのようにスポーク端点の曲率に対し
曲率が著しく減少し始めているスポーク端点の両側に一
つずつ在る２個のポイントが選択される。この処理は対
象の各スポークに対し繰り返し行われる（ステップ１０
Ｈ）。

【００１９】現在の対象の全てのビームが処理された
後、平滑化された色度ビットマップの探索は上記の如く
他の対象に対し続けられる（ステップ１０Ｉ）。他の適
当な対象が見つからない場合、この方法は次のステップ
に進む。図２及び１０を参照するに、次のステップ１２
は、全ての対象に対し検出された全てのビームが交差す
るように、全てのビームを平滑化された色度ビットマッ
プの全体に亘って投影するステップである。次に、“最
大ビーム共通部分”の間に境界を定められた領域が以下
の通り計算される。色度ビットマップ全体は、ラスタ形
式で（好ましくは、左下のコーナーから）再び走査さ
れ、各ポイントの座標は、各ポイントがビームエッジの
結合ペアの間にあるかどうか、即ち、左側ビームエッジ
の右側にあり、かつ、右側ビームエッジの左側にあるか
どうかを判定するため、ビームエッジの各結合ペアに対
しテストされる。但し、左側及び右側とは、ビーム端点
と対向するスポーク端点に配置された観察者に対し左側
及び右側であることを意味する。これは、２次元空間内
で点と直線との間の関係を決定する標準的なアルゴリズ
ムを使用して行われる。カウンタは、一定のポイントが
間に配置されているビームエッジの各結合ペア毎にイン
クリメントされる。カウンタがビーム総数の数と一致す
る値まで達したとき、そのポイントは“最大ビーム共通
部分”の要素として保持される。

【００２０】“最大ビーム共通部分”内にポイントが無
い場合、非零共通部分が検出されるまで交差閾値を１ず
つデクリメントさせて、テスト処理が繰り返される。交
差が存在しない場合、中心ポイント（図７のポイント
Ａ）は光源ポイントとして返される。上記“最大ビーム
共通部分”は、かくして、殆どのビームが交差する最小
領域を表わす多角形を形成する。上記方法の最後のステ
ップＳ１４において、この多角形の中心傾向の尺度が計
算される。例えば、多角形の重心を使用してもよい。計
算された中心ポイント５０の座標は、カラー原画像のＴ
空間内の光源の色度を表わす。

【００２１】ステップＳ１６において、ユーザは、上記
のステップを繰り返すため別の画像を選択してもよく、
或いは、ステップ１８でプログラムを終了させても構わ
ない。上記の説明では、好ましい一実施例に基づいて本
発明の説明を行った。しかし、当業者であれば本発明の
範囲を逸脱することなく種々の変形及び置換を行い得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に利用可能なディジタル画像取得、処理
及び表示システムの概略図である。

【図２】本発明の方法を説明するフローチャートであ
る。

【図３】本発明において使用される典型的なＴ空間内の
色度図又はビットマップである。

【図４】図３のＴ空間内の平滑化され、閾値処理された
色度図である。

【図５】本発明に従ってスポークを識別し、ビームを投
影するため使用される図２のサブルーチンを説明するフ
ローチャートである。

【図６】チェーンコードを作成する際に割り当てられる
典型的なコードを示す図である。

【図７】色度図からの距離リストを説明する図４の色度
図である。

【図８】図７の距離リストを説明するグラフである。

【図９】スポーク全体へのビームの投影を説明する図４
の色度図である。

【図１０】“最大ビーム共通部分”を説明する図４の色
度図である。

【符号の説明】

１０ ディジタル画像取得装置 ２０ シーン ２５ 光源 ３０ 画像プロセッサ ４０ カラー表示装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）シーンのカラーディジタル画像を形
   成する段階と、 ｂ）上記ディジタル画像の色度ビットマップを形成する
   段階と、 ｃ）上記色度ビットマップを平滑化する段階と、 ｄ）上記平滑化された色度ビットマップ内の複数のスポ
   ークを識別し、上記スポークの中の一つを取り囲む複数
   のビームを上記平滑化された色度ビットマップの全域に
   投影する段階と、 ｅ）上記ビームの交差を識別する段階と、 ｆ）上記光源の色を判定するため、上記交差の中心傾向
   を判定する段階からなるシーンの光源の色を判定する方
   法。
2. 【請求項２】 上記色度ビットマップはＴ空間で表わさ
   れている請求項１記載のシーンの光源の色を判定する方
   法。
3. 【請求項３】 上記色度ビットマップを平滑化する段階
   は、 ａ）上記ビットマップのグレイレベル画像を作成するた
   め、上記ビットマップをぼかす段階と、 ｂ）上記グレイレベル画像を２値画像に戻す閾値処理を
   行う段階と、 ｃ）上記色度ビットマップが十分に平滑化されるまで、
   上記ビットマップをぼかす段階ａ）と上記閾値処理を行
   う段階（ｂ）とを繰り返す段階とからなる請求項１記載
   のシーンの光源の色を判定する方法。