JPH10334230A

JPH10334230A - 画像強調処理の制御方法

Info

Publication number: JPH10334230A
Application number: JP10122325A
Authority: JP
Inventors: Reiner Eschbach; エシュバッハライナー; William A Fuss; エイファスウィリアム
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 1998-12-18
Also published as: BR9801610A; EP0878777A2; EP0878777A3

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の強調処理要素によって処理することが
できるカラー画像の範囲を拡大し、かつ限定されたカラ
ーセットの画像の画質を改善する。【解決手段】本発明の方法は、画像を構成する色の数
を決定し、その情報を用いて、１つまたはそれ以上の強
調プロセッサに制御機能を追加する。これらの強調プロ
セッサは色の数に基づいて、強調機能の効果を増した
り、減らしたりする。そうすることで、取り扱うことが
できるカラー画像の範囲が拡大される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絵画的シーンを含むデ
ィジタル画像の外観を改善することに関し、より詳細に
は、自然シーンの色質表現が低い画像を改善することに
関する。

【０００２】

【従来の技術】画像強調領域の技術は３つの可能な選択
肢を提供している。第１は、我々は何もすることができ
ない。そのようなシステムは、イメージに有害でない点
で安定なシステムである。これは複製に対し取られる一
般的な手法である。しかし、そのシステムの出力文書は
時には最終の顧客（エンドユーザ）にとって満足のいか
ないことがある。

【０００３】画像強調の第２のケースでは、画像は常に
処理することができる。ほとんどの場合に的確な幾つか
の仮定をすれば、画像は一般に改善できることがわか
る。非常に大きな一組の画像の場合は、コントラスト、
鮮明度、および（または）彩度を増すことによって、画
像は改善されるであろう。このモデルはより良い画像を
生み出す傾向があるが、マルチジェネレーション複写の
場合は、コントラスト、鮮明度、または彩度の増加は望
ましくなく、結局ひどい画質の低下をもたらす点で、処
理は不安定である。さらに、処理は良い画像に対し望ま
しくなく動作することがある。

【０００４】従って、我々は画像強調の第３の場合、す
なわち、良い画像として認められない画像を変えるよう
に動作するが、改善する必要のない画像には動作しない
自動化画像強調処理に達する。

【０００５】画像に対し、輝度強調（たとえば、米国特
許第５，４５０，５０２号）、鮮明度強調（たとえば、
米国特許第５，３６３，２０９号）、露光調整（米国特
許第５，４１４，５３８号）、カラーバランス補正（た
とえば、米国特許第５，３５７，３５２号）、またはコ
ントラスト強調（米国特許第５，５８１，３７０号）、
彩度補正（たとえば、米国特許第５，４５０，２１７
号）、等を含む、多くの改善を施すことができる。これ
らの処理は、対話形処理（たとえば、米国特許第５，３
４７，３７４号）を必要としない予測方式で同時に使用
することができる。一般に、これらの処理方法は一組の
再現曲線（ＴＲＣｓ）を修正することによって動作す
る。これらのＴＲＣ曲線を使用して、画像表現されたＬ
Ｃ₁Ｃ₂座標の輝度チャンネルに対し動作するか、また
はなるべくなら画像の色濃度空間の記述で、赤−緑−青
（ｒｇｂ）座標の各チャンネルに対し動作することによ
って、出力画像ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】都合の悪いことに、強
調することができる一組の考えられるカラー画像は大き
く、しかもさまざまである。上に述べた多数の強調処理
装置を有する複雑なシステムを使用すると、詳細には従
来の処理が連続トーン画像を限定された数の色のみを有
する画像（以下、限定カラーセット画像と呼ぶ）へ変換
したときに、問題に遭遇する。画像をイメージアーカイ
ブから検索する場合や、画像を背景または絵文字として
使用する場合に、この限定カラーセット画像に遭遇する
ことが多い。処理アルゴリズムは、通常の色分布を仮定
しているが、限定カラーセットに直面すると不適切な変
更を行うので、限定カラーセット画像は問題を起こす。
限定カラーセット画像（厳密に言えば自然色画像ではな
い）は一部の強調プロセッサにうまく反応しない。他
方、限定カラーセット画像に対して最適化されたプロセ
ッサは自然色連続トーン画像に対しては満足に動作しな
い。限定カラーセット画像は信頼できない画像統計量を
与えるだけであるので、画像処理動作を統計的な不確定
に適応させなければならず、しかも信頼できる画像統計
量を使用するのに比べて、処理を完全に利用することが
できない。従って、一組のカラー画像のより重要な部分
のすみからすみまで同じプロセッサを確実に使用するや
り方を決定することは、非常に望ましいであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の強調処
理素子で処理することができるカラー画像の範囲を拡大
し、かつ限定カラーセット画像の画質を改善する方法を
提供する。

【０００８】本発明の方法は、画像を構成する色の数を
決定し、その情報と共に、１つまたはそれ以上の強調プ
ロセッサに制御機能を追加する。強調プロセッサは色の
数に基づいて、強調機能の効果を増したり、減らしたり
する。そうすることで、取り扱うことができるカラー画
像の範囲が拡大される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して説明する
が、図面は本発明の実施例を説明するためのものであ
り、発明を限定するものではない。図１に、本発明を有
益に使用することができる走査／アーカイブ型印刷シス
テムを示す。

【００１０】図１に示したスキャナ１０は、カラー画像
についてはＲＧＢ空間、または白黒画像については濃度
空間で定義されたイメージ信号を生成する、カラースキ
ャナまたは白黒スキャナであってもよい。代わりに、画
像はイメージアーカイブ１１から来ることがある。その
場合、画像は必ずしも理想化されているとは限らず、普
通でないシーンすなわち画像を表すことがある。それら
の画像は本質的に絵画的である。すなわち、それらの画
像は「自然のシーン」を表しているが、それらの合成が
制限されることもあるし、それらの使用が問題であるこ
ともある。この議論には、コンピュータ・ディスプレイ
において「背景」または「壁紙」として使用される画像
が含まれる。画像のもう１つのソースはクリップアート
・アーカイブである。クリップアート・アーカイブは、
ユーザーが好む出力の中に容易に入手できないことがあ
る、安価に得られる画像の大きなセットを表す。ある種
のコンピュータが生成した画像は自然のシーンを表現す
るとき適格であるかもしれないが、考えている画像は主
として走査した写真である。画像自体は画素によって定
義される。その場合、各画素は、白色レベルと黒色レベ
ルの間で変化するグレー値を有する。８ビットの情報に
ついて計算を行うことができる現在の望ましいシステム
の場合、使用するため２５６レベルのグレーを入手でき
るであろう。ｒ，ｇ，ｂ空間の各分解版を使用する場
合、このシステムは２４ビットの色と、１６万以上の色
を提供する。画素はさらに位置によっても識別される。
すなわち、画素は走査線内の位置とページ内の走査線の
位置によって識別される画像内の独自領域を定義する。
従って、色は画像内の各カラー画素ごとに、グレー画素
のトリプレット（３ビットバイト）によって表され、グ
レー画素の各トリプレットは一緒にカラー画素を構成す
る各色分解版の色を定義する。

【００１１】また、色はさらに２５６レベル未満のグレ
ーを使用して、一定の状況では２５６色のみを与えて、
おそらく別のソースから受け取ったイメージファイルに
よって定義することができる。そのほかに、画像内の記
述可能な色／グレーレベルの数は可能な最大色数であ
り、多くの場合、実際には与えられた小さい部分セット
の色だけが使用される。これは、背景、絵文字、等とし
て意図された画像や World Wide Web 上で使用すること
が意図された画像にはよくあることである。

【００１２】説明したカラー画像は以下詳しく説明する
自動化画像強調システムへ送ることができる。そのため
に、自動化画像強調システムは、文書内の絵画的および
非絵画的画像領域すなわちオブジェクトを含む一種の画
像すなわち画像オブジェクトを識別することができるセ
グメンテーション・システムを備えることができる。こ
こで説明する自動化画像強調システムの出力はプリン
タ、ＣＲＴディスプレイ、または同種の装置へ送られる
ことは当然に予想されるであろう。それらの装置は多く
の明白な特徴を備えることができ、レーザープリンタ、
インクジェットプリンタ、ＬＥＤディスプレイ、または
ＣＲＴディスプレイであってもよい。しかし、それらの
装置は一般的な必要条件としてグレー絵画的画像の表現
を有する。これはグレー印刷または疑似グレー印刷によ
って行うことができる。

【００１３】本発明の画像強調システムによる動作のた
めにデータを導出する見地から、複写プラテン上に文書
を置き、スキャナの電子光学装置で走査することによっ
て予備走査を行い、文書の画像を表す信号を生成するこ
とができる。代わりに、前に走査した、または或る他の
システムから得た画像をメモリから自動化画像強調シス
テムへ送ることもできる。その場合に、受け取った画像
は必要なときにサンプルされる。予備走査は随意にアン
ダーサンプルされる。すなわち、強調のために画像をシ
ステムの最終解像度でサンプルする必要はない。実際に
は、この目的のために画像全体に分散し、画像全体を表
す比較的少数の画素で画像を正確に表現できることがわ
かった。或る特定の実施例では、画像から導出した画素
のブロック、約５１２画素×５１２画素を使用してい
る。この選択の第１の目的は、ソフトウェア画像強調シ
ステムが絵画的画像を処理することができる速度を高め
ることである。普通の解像度でのサンプリングは、ここ
に記載した本発明の方法において特に述べた結果を改善
しないし、また必要なソフトウェア処理時間を大幅に増
加させる。本発明の方法の或る実施例においては、たと
えば入力画像のサイズが実際に小さい場合や、ハードウ
ェア・アクセラレーションを使用する場合には、画像を
アンダーサンプルしないように決めてもよい。

【００１４】図１に示すように、カラー画像処理装置２
０は入力画像カラー信号を編集または強調し、印刷のた
めの準備を行い、出力としてｒ，ｇ，ｂ信号を提供す
る。プリンタ３０はカラー画像処理装置２０から信号を
受け取り、その信号を、複製に使用される着色剤（一般
にシアン、マゼンタ、イエロー、およびキーすなわち黒
色（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ））に関して与えられるプリンタ駆
動信号へ変換する。プリンタ３０はうまくいけばユーザ
ーの期待に合った自然シーンの画像すなわち良い出力画
像を出力する。上記の代わりに、カラー画像処理装置２
０において処理された画像は、テレビジョンの画面、Ｃ
ＲＴディスプレイ、または同種の装置に表示される。

【００１５】次に、図２を参照して本発明の方法の残り
の部分を説明する。データチャンネル１００は、画像デ
ータを都合よくｒｇｂカラー濃度信号によって運ぶバス
である。強調チャンネル１０２はデータチャンネル１０
０からデータをサブサンプラー１０４へ運ぶ。サブサン
プラー１０４は、説明したように随意にデータをアンダ
ーサンプルし、それを情報生成・分配装置１０６へ送
る。情報生成・分配装置１０６はすべての強調プロセッ
サに必要な一般的な機能を行う。これらの一般的機能は
都合よく同時に得ることができる。従って、情報生成・
分配装置１０６はＲＧＢ空間から輝度空間またはそれに
近いものへ画像を変換し、必要なとき大域的および（ま
たは）局部的に信号のヒストグラムを導出し、システム
に使用したすべての強調プロセッサが必要とするその他
のデータを決定する。

【００１６】最初にスキャナ１０または同種の装置から
受け取ったカラー画像データは、最初ＲＧＢ（すなわ
ち、赤−緑−青）空間内にあると推定されるので、本発
明の方法のため、最初に情報生成・分配装置１０６にお
いて輝度空間（たとえば、Ｙ−Ｃ₁−Ｃ₂空間における
Ｙ、同様な輝度／クロミナンスに似た値、またはそれに
近いもの）へ変換しなければならない。別の画像処理の
ためＲＧＢ値を輝度／クロミナンス空間へ変換すること
は普通であるから、画像がすでに輝度空間内にある可能
性がある。Ｙ−Ｃ₁−Ｃ₂空間は本発明の方法を実施す
ることができる有用な空間であり、Xerox YES 空間はそ
のような空間の１つの考えられる実施例である。使用す
るどんな空間も、明るさまたは暗さの視覚的知覚に関係
する成分、たとえば“Xerox Color Encoding Standar
d,”XNSS 289005, 1989 の Xerox YESのＹを有している
はずである。以下、 Xerox YES カラー空間を用いて発
明を説明するが、それには限定されない。

【００１７】上述の動作のほかに、ブロック１０７にお
いて、画像内に存在する色がカウントされる。一般的
に、連続トーン画像はは多くの色を含んでおり、限定カ
ラーセット画像はたとえば２５６より少ない色を含んで
いる。ここでは、次に説明する動作のための妥当なしき
い値として２５６を選択した。限定カラーセット画像を
２４ビットのカラー空間で表現することは可能である
が、その画像が可能な色の全部を使用しないことは理解
されるであろう。データを読み出すとき、随意にカラー
／白黒インジケータを含む、異なる色のカウントが保存
される。カウント値、すなわちカウントが事前選定しき
い値を越えたかどうかの指示はカラーカウンタ１０７に
よって出力される。

【００１８】情報生成・分配装置１０６からのデータ
は、画像内の色の数やカラー／白黒インジケータに関す
る情報を含む、多くの信号を、各補正プロセッサバス１
１０，１２０，１３０へ運ぶ情報チャンネル１０８上で
入手することができる。補正プロセッサバス１１０，１
２０，１３０は、それぞれ、たとえば、露光プロセッサ
１１２、カラーバランス・プロセッサ１２２、コントラ
スト・プロセッサ１３２へ、動作に必要な信号を送り、
同様に必要なとき情報を情報チャンネル１０８へ戻す。
露光プロセッサ１１２、カラーバランス・プロセッサ１
２２、コントラスト・プロセッサ１３２はそれぞれ、情
報チャンネル１０８を通して供給されたデータを使用し
て、ＴＲＣジェネレータ１１４，１２４，１３４のため
に信号を計算し、各プロセッサにおいて決定された必要
な画像修正を反映しているＴＲＣを生成させる。しか
し、各プロセッサの出力は、本発明に従って、情報生成
・分配装置１０６から受け取った画像を処理する際に見
つけた色の数に基づいて変更される。各ＴＲＣジェネレ
ータ１１４，１２４，１３４は生成したＴＲＣをＴＲＣ
結合子１４０へ送り、ＴＲＣ結合子１４０はそれらのＴ
ＲＣを結合して単一ルックアップテーブルを作成し、結
果をバス１６０を通してＴＲＣ制御器１５０に格納す
る。ＴＲＣ制御器１５０は必要なときバス１００上のｒ
ｇｂ信号に変更を加える。プロセッサ１１２，１２２，
１３２が食い違って動作しないように、ジャッジすなわ
ちアービタ１７０はＴＲＣ決定における矛盾を解決する
ように動作する。ＴＲＣ制御器１５０の出力は鮮明度調
整ステージ（たとえば米国特許第５，３６３，２０９号
に記載されている）へ送ることができる。ＴＲＣ制御器
１５０の出力は画像内の元のビット数とは異なるビット
数を有することができる。このことは、たとえば１０ビ
ットから８ビットへビット数の削減を随意に組み入れる
鮮明度調整ステージへ出力を送る場合に特に役に立つ。

【００１９】もちろん、本発明の原理はどんな強調処理
にも適合するので、ここでは３つの強調プロセッサのみ
を示したが、前に述べたように追加のプロセッサまたは
異なる処理の組合せを使用してもよいことは理解される
であろう。

【００２０】露光プロセッサ１１２とコントラスト・プ
ロセッサ１３２は共に輝度ヒストグラムに作用を及ぼ
し、最初に露光、２番目にコントラストの順序で作用を
及ぼすことが好ましい。従って、露光信号をＴＲＣジェ
ネレータ１１４へ送った後、露光プロセッサ１１２の所
で生成された露光信号は情報チャンネル１０８を通して
情報生成・分配装置１０６へ送られる。この信号は決定
された露光調整に従って修正されたヒストグラムを生成
するため使用される。この修正されたヒストグラムは次
に、露光調節のために修正された輝度ヒストグラムが自
然にもたらされるようにピークを平滑化するため、平滑
化関数（たとえば約１０の隣接レベルにわたって平均す
る）を用いてフィルターにかけられる。このフィルタの
作用を修正して平滑化を増すまたは減らすことができる
ことに留意されたい。さらに、フィルタの作用は、露光
プロセッサでのヒストグラムへの補正量に基づいて修正
することが望ましいように見える。修正されたヒストグ
ラムはその後情報チャンネル１０８と補正プロセッサバ
ス１３０を通してコントラスト・プロセッサ１３２へ送
られる。

【００２１】本発明の１つの考えられる具体化の場合
は、それぞれのアナライザ／プロセッサの感度のマップ
（もしイメージファイルが使用したアナライザ／プロセ
ッサの組合せのための限定カラーセット画像であれば、
不適当な処理の可能性を示す評価）が以下の順序（最大
感度から最小感度へ）を決めた。１．カラーバランス２．鮮明度３．彩度４．コントラスト５．露光

【００２２】色具現のため、プロセッサの出力は、マッ
プされた画像の処理を決定する追加の「カラーマップ処
理テーブル」（各プロセッサ内で入手可能であり、カラ
ーカウント値に敏感に反応する）を用いて修正される。
代案として、プロセッサを保全してもよいが、アナライ
ザから望んだ作用をもたらす修正されたデータが出力さ
れる。このテーブルには、以下の処理がコード化されて
いる。Ｃ１．カラーバランス：２５６色以下画像の場合、カラ
ーバランス処理装置は非活動化される。Ｃ２．鮮明度：２５６色以下の画像の場合、鮮明度処理
は通常動作の２５％に制限される。１２８色では、すべ
ての鮮明度処理は非活動化される。Ｃ３．彩度：２５６色以下の画像の場合、彩度処理は通
常動作の５０％に制限される。１２８色では、すべての
彩度処理は非活動化される。Ｃ４．コントラスト：２５６色以下の画像の場合、コン
トラスト処理は、「セーブモード処理」へ切換えられ
る。１２８色では処理は非活動化される。Ｃ５．露光：６４色以下の画像の場合、処理は通常動作
の７５％に制限される。１６色では、処理は非活動化さ
れる。

【００２３】白黒の画像の場合、対応する計画が使用さ
れる。ここでは、コントラスト、露光、および鮮明度の
みが修正される。以下に設定例を挙げる。Ｇ１．露光：６４レベル未満のグレーをもつ画像の場
合、露光強調は７５％に減らされる。Ｇ２．鮮明度：６４レベル未満のグレーをもつ画像の場
合、鮮明度強調は２５％未満であり、３２レベル未満の
グレーでは鮮明度強調はオフにされる。Ｇ３．コントラスト：６４レベル未満のグレーの画像の
場合、コントラストは「セーブモード処理」（米国特許
第５，４５０，５０２号“ｐrocessing ofimages with
high global variances”参照) へ切り換えられる。３
２レベル未満のグレーでは、コントラスト強調はオフに
される。

【００２４】どのようにしてこの処理制限を得るかの１
つの例を考察する上で、米国特許第５，３６３，２９０
号と、そこで実施される変更が参考になる。図３と図４
は、本発明の方法のフローチャートを示す。ステップ３
００において、ｒ，ｇ，ｂデータを受け取る。ステップ
３０２において、ｒ，ｇ，ｂデータをＹＥＳ値へ変換す
る。ステップ３０４において、Ｙ信号からヒストグラム
信号Ｈ（Ｉ）を導出する。ステップ３０６と３０８にお
いて、処理はＨ（Ｉ）の１００％値域と９０％値域とに
分かれる。ステップ３０８、３１０、および３１２の間
に、Ｈ（Ｉ）の最大値Ｉ_light100 と最小値Ｉ_dark100
をそれぞれしきい値Ｔ_lightとＴ_darkと比較して、画像
の処理を継続するかどうかを決定する。応答によっては
（ステップ３１２の“ｙｅｓ”応答と、処理を終了させ
るステップ３１０の“ｎｏ”応答に注意する）、画像が
明る過ぎる場合はステップ３２２において、画像が暗過
ぎる場合はステップ３２０において、式１２を評価して
ガンマの値を導出する。ステップ３２４において、ガン
マ１００（図４ではＹ１００と表示している。以下同
じ）の予備値とガンマ９０（図４ではＹ９０と表示して
いる。以下同じ）の予備値とを比較して不一致を見つけ
る。ここで、ガンマ９０とガンマ１００の差がプリセッ
ト値Δガンマ（図４ではΔＹと表示している。以下同
じ）より大きいとき、不一致に達する。図３と図４に示
した実施例の場合、０．５のΔガンマ値が良い結果を与
えることがわかった。もし不一致が検出されれば、ガン
マ９０の値が無視され、それ以後の処理にはガンマ１０
０の値のみが使用される。ステップ３２６において、ガ
ンマ１００の値とプリセット値とを比較する。この場合
には、ガンマ１００≦２が良い結果を与えることがわか
った。しかし、限定カラーセット画像（例の場合、カウ
ントが６４より少ない色）の場合は、本発明に従って、
ガンマ１００の変動はガンマ１００≦１．２５に制限さ
れる。ここで、ガンマ１００＝１は非作用状態を規定す
る。この値はカウントされた色値に基づいて、処理中に
設定される。残りの処理は米国特許第５，４１４，５３
８号のように進行する。図２に記載したシステムは、説
明した本発明の方法を使用するカスケード式画像強調シ
ステムの１つの可能な具現であることに留意すべきであ
る。代替手法は、画像に対し別個に作用する個々のモジ
ュール内の強調プロセッサの応答を変更する本発明の方
法を見つけることができるだろう。

【００２５】本発明がソフトウェア、ハードウェア、ま
たはソフトウェアとハードウェアの組合せのどれか用い
て実施できることは、はっきり理解されるであろう。本
発明を特定の実施例について説明したが、この明細書を
熟読すれば、いろいろな修正や変更を思い付くことであ
ろう。そのような修正や変更は特許請求の範囲に記載し
た発明の範囲すなわち均等物の中に入る限り、本発明に
包含される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を使用しているシステムのブロック図で
ある。

【図２】処理装置のブロック図である。

【図３】本発明の概念を使用した露光制御装置の動作を
示すフローチャートの前半である。

【図４】同フローチャートの後半である。

【符号の説明】

１０スキャナ１１イメージアーカイブ２０カラー画像処理装置３０プリンタ１００データチャンネル１０２強調チャンネル１０４サブサンプラー１０６情報生成・分配装置１０７カラーカウンタ１０８情報チャンネル１１０，１２０，１３０補正プロセッサバス１１２露光プロセッサ１２２カラーバランス・プロセッサ１３２コントラスト・プロセッサ１１４，１２４，１３４ＴＲＣジェネレータ１４０ＴＲＣ結合器１５０ＴＲＣ制御器１６０バス１７０ジャッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像強調処理を制御する方法であって、画像内の色の数を示す信号を生成するステップと、前記信号を使用して前記画像強調処理を修正するステッ
プとを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、更に、画像が白黒画像であるか、カラー画像であるかを決定す
るステップと、前記決定に従って前記強調処理の修正を制御するステッ
プとを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１に記載の方法において、複数の個別の強調処理オプションが入手可能であり、さらに、前記信号を使用して前記個別強調処理オプショ
ンを差動的に制御するステップを含んでいることを特徴
とする方法。