JPH11331599A - デジタル画像用の変換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善されたトーン再現性を有するデジタル画
像のプリントをなし、フレアの影響を最小にし、プリン
ト媒体のダイナミックレンジに元のシーンのダイナミッ
クレンジをよりよく適合することにより画像の美的な満
足を提供する。 【解決手段】 シャドウ、中間トーン、ハイライト領域
を有し、所望の媒体の所定の最大濃度より低い最大濃度
を有する異なる媒体に対する照準曲線の族から一の照準
曲線を選択し、異なる照準曲線を形成するために選択さ
れた照準曲線のシャドウの領域でシャドウのコントラス
トを変化し、減少されたフレアを有するプリントを形成
し、媒体のダイナミックレンジに対して元のシーンのダ
イナミックレンジのよりよい適合を許容する所望の媒体
の異なる照準曲線を決定する各段階からなる所定の最大
濃度を有する所望の媒体に対する照準曲線を選択する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連する出願の相互参照 本発明はＧｉｌｍａｎらによる１９９７年７月２１日出
願の米国特許出願０８／８９７８６８、”Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍｓ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅｓ”に
関係する。この関連する出願の開示をここに参考として
引用する。

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル画像からの
表示を改善し、又はプリントを形成するための変換をな
す方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】デジタル画像から表示又はプリントを形
成するために最良の可能な変換を用いる表示又はプリン
トに対して用いられる材料のダイナミックレンジに捕捉
された元のシーンのダイナミックレンジを適合すること
が重要である。制限となる要因は表示又はプリント用に
利用可能な材料のダイナミックレンジである。表示又は
プリント用の適切な変換を選択的に選択することによ
り、元のシーンより小さなダイナミックレンジを有する
材料上に見た目の良い画像を表示又はプリントすること
が可能となる。

【０００４】熱プリント媒体及び受容体のような新たな
材料及びインクジェット技術は表示又はプリント用に用
いられるようになり、それは従来技術で利用可能なもの
より広いダイナミックレンジを提供する。これらの型の
媒体上に表示又はプリントする方法は良く知られてい
る。しかしながらこれらの新たな媒体の利点を最良に発
揮するような異なる変換を設計することは困難である。
いかなる新たな変換においても、鍵となるのはデジタル
画像を表示し、又はプリントするための媒体のダイナミ
ックレンジ全体を利用可能にすることである。

【０００５】デジタル画像のトーン再現性を改善するた
めに多くの技術が存在し、例えば米国特許第４７９２５
１８号、米国特許第５３００３８１号を参照。トーン再
現性及びプリント品質のフレアの影響の議論については
Ｒ．Ｗ．Ｇ．Ｈｕｎｔ，Ｉ．Ｔ．Ｐｉｔｔ，Ｐ．Ｃ．Ｗ
ａｒｄのＪ．Ｐｈｏｔｏｇ．Ｓｃｉ．，１７：１９８
（１９６９），”Ｔｈｅ Ｔｏｎｅ Ｒｅｐｒｏｄｕｃ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｏｕｒ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ
ｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”を参照。フレア光は一般に
プリント上の画像の見かけを劣化する環境光である。

【０００６】上記の開示にあるように、媒体はハロゲン
化銀写真媒体を必要とし、画像を形成する技術は非常に
複雑であるような多数の技術が開示されている。Ｈｕｎ
ｔらによる出版物には写真画像プリントをカメラフレ
ア、プリンターフレア、観察（ビューイング）フレアに
対して補正する「理想のシステム」が記載されている
が、デジタル画像化手段がなく、１９６９年に入手可能
な材料の制限により、この理論的なトーン再現曲線を実
施する実際的な方法を提供していない。

【０００７】米国特許第５５２８３３９号は熱、インク
ジェット、電子光学的な他の媒体上にデジタル画像のト
ーン再現を改善する技術が開示されている。しかしなが
らデジタル画像のプリント用に現在利用可能な媒体はよ
り低い最小濃度及びかなり高い最大濃度を有することに
より以前に記載されたダイナミックレンジをはるかに越
える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は改善さ
れたトーン再現性を有するデジタル画像のプリントをな
し、フレアの影響を最小にし、プリント媒体のダイナミ
ックレンジに元のシーンのダイナミックレンジをよりよ
く適合することを許容するようにして、そのような画像
が美的な満足を提供することを確実にする。デジタル画
像を捕捉し、そのようなデジタル画像からプリントを形
成する処理で、フレアは２つの方法で導入される。第一
は捕捉時の環境光により、第二はプリント又は表示を見
るときの環境光によるものである。典型的なハロゲン化
銀写真処理で、フレアは３つの方法で生ずる。第一は露
光時、第二は光学的プリント形成時、第三は光学的プリ
ントを見るときである。

【０００９】本発明の他の目的は従来得られるより広い
ダイナミックレンジで表示器上のデジタル画像の画質を
改善する新たな技術を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの目的は ａ） シャドウ、中間トーン、ハイライト領域を有し、
所望の媒体の所定の最大濃度より低い最大濃度を有する
異なる媒体に対する照準曲線の族から一の照準曲線を選
択し、 ｂ） 異なる照準曲線を形成するために選択された照準
曲線のシャドウの領域でシャドウのコントラストを変化
し、 ｃ） 減少されたフレアを有するプリントを形成し、媒
体のダイナミックレンジに対して元のシーンのダイナミ
ックレンジのよりよい適合を許容する所望の媒体の異な
る照準曲線を決定する各段階からなる 所定の最大濃度を有する所望の媒体に対する照準曲線を
選択する方法により達成される。

【００１１】本発明はプリントがデジタル画像から形成
されるときに典型的なハロゲン化銀写真プロセスと異な
り、フレアはプリント又は表示を見るときの環境光と同
様にカメラ露光の時に生ずる環境光のみの関数であると
いう認識に基づく。故に本発明の利点は画像を表示する
ソフト表示、又は白黒又はカラー画像をプリントするた
めのいずれかで用いられ、フレアの影響を最小化し、プ
リント媒体のダイナミックレンジに元のシーンのダイナ
ミックレンジのよりよい適合を許容する変換をなすとい
う利点を有する。この技術は計算システムで、容易に実
施可能である。そのような計算システムは美的な満足を
与える連続的なトーンプリントを形成するマイクロプロ
セッサを含む。

【００１２】本発明により、元のシーンの画像は複製さ
れず、その対応するデジタル画像のトーン再構成がフレ
アの影響を最小化し、プリント媒体のダイナミックレン
ジに元のシーンのダイナミックレンジのよりよい適合を
許容する美的な満足を与える表示又はプリントを再生す
るように形成される。本発明の特徴は表示又はプリント
材料のＤｍｉｎ（最小画像反射濃度）及びＤｍａｘ（最
大画像反射濃度）領域でトーン再構成を最適化する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明はデジタル画像化に於い
て、フレアの影響を最小化し、プリント媒体のダイナミ
ックレンジに元のシーンのダイナミックレンジのよりよ
い適合を許容する照準曲線が形成されると言う認識を有
する。白黒又はカラー画像のいずれかを形成する所定の
表示器又はプリンタ用の変換を構成するために、以下の
処理が用いられる。第一に、図１を参照するに照準曲線
の一組、又は族が示される。従来の照準曲線１０は出力
プリント又は表示を形成するために頻繁に用いられる。
この従来の照準曲線は２．５より大きい反射濃度を形成
することが不可能な媒体で用いられるように構成されて
いる。示されている全ての照準（ａｉｍ）曲線１０、１
２ａ−ｅはシャドウ、中間トーン、ハイライト領域を示
す。ここに示されているシャドウ領域は区切り点１４か
ら開始し、これは曲線１０、１２ａ−ｅの族の全てのメ
ンバーにより共有される最も高い濃度の点である。区切
り点（ブレークポイント）１４は無論ユーザーにより選
択可能である。典型的には区切り点１４は０．８から
１．５反射濃度の範囲である。照準曲線１０の最も低い
部分はハイライト領域であり、典型的には０．０から
０．３の濃度範囲にある。シャドウとハイライト領域間
の残りの濃度範囲は中間トーン領域と称される。多くの
プリント技術が２．５の反射濃度を越えない一方でイン
クジェットのような他のものは２．５を越え、本発明を
用いるのに特に適している。そのような延在された範囲
のプリンタのユーザーに対して照準曲線１２ａ−ｅの族
は本発明により、フレアの問題を最小化し画像の濃度範
囲に適合するような選択を提供する。これらの曲線が如
何にして構成されたかを短く説明する。

【００１４】濃度計で測定された最大濃度は照明の幾何
的配置及び装置内の観察に依存する。濃度計の内部は可
能な限り迷光を減少するよう通常非常に注意深く黒くさ
れている。反射プリント画像が典型的な室内条件で観察
されるときに、プリントの上面で反射されたフレア光が
濃度計でよりも通常ずっと高い。結果として、室内で感
知された濃度は通常濃度計で測定されたものよりずっと
低い（例えば、Ｗ．Ｈ．ＣａｒｎａｈａｎによるＰｈｏ
ｔｏｇｒａｐｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，６，２３
６（１９５５）の論文を参照）。ここで用語「プリント
濃度」及び「変更されたプリント濃度」が用いられる場
合には、ほとんど迷光（ストレー光）がない典型的な濃
度計で測定された量を意味するものである。これらの濃
度が典型的な室内条件で観察されたときに、室内のフレ
ア光はその濃度を顕著に減少するが、「変更されたプリ
ント濃度」のより高い値は変更されないプリント濃度で
観察されたときに知覚されるよりもより暗く知覚された
暗い灰色及び黒を生ずる。

【００１５】本発明は特定の媒体上に白黒又はカラー画
像を形成するような所定の表示器又はプリンタ用の変換
を構成する。構成された変換への入力は特定の画像捕捉
装置から発生されたデジタル画像ファイルである。この
処理ではまず、シーンに現れた相対対数露光値へ画像捕
捉装置により記録されたカラーコード値に関する入力特
性関数が提供される。斯くして捕捉された画像での各カ
ラーコード値は対応する相対的対数露光値を有する。更
にまた従来技術の曲線１０（図１）を用いると、各相対
的対数露光値は対応するプリント濃度を有する。Ｆ
（ｘ）を照準曲線１０により、相対的対数露光に対して
プリント濃度を割り当てる関数とする。照準曲線１０は
以下の代数式で表される： ｙ＝Ｆ（ｘ） （１） ここで、ｘは相対的対数露光であり；ｙはプリント濃度
である。本発明はそのような割り当てられたプリント濃
度の値を変更することにより新たな照準曲線を構成す
る。

【００１６】初期段階として、本発明は以下のように決
定される濃度ブースト関数Ｂ（ｘ）から上部スケールコ
ントラストをブーストする必要があり：

【００１７】

【数２】

【００１８】ここで、ｙは任意のプリント濃度を表し；
ｙ０は特定のプリント濃度を表し；θは特定の傾き角を
表し；ｈはプリント濃度の特定の小さな増加を示す。図
２の（Ａ）はそのようなブースト関数のグラフを示す。
図２の（Ｂ）はｙ０及びｈ同じ値を有するが、θの異な
る値を有するブースト曲線の組又は族を示す。曲線２２
ａ−ｅはそれぞれ上部スケール濃度ブーストの増加量を
示す。ｙ０，θ，ｈの有用な値はそれぞれ１．５５，６
３゜，０．３である。

【００１９】プリントブースト値Ｂ（ｙ）がｙそれ自体
の値に加算されるとき、変更されたプリント濃度は以下
の式に示されるように得られる： ｚ＝ｙ＋Ｂ（ｙ） （２） ここで、ｙはプリント濃度を表し；ｚは変更されたプリ
ント濃度を表す。そのような関係の一組の族は図３にグ
ラフとして示される。それぞれの場合で、ブースト曲線
２２ａ−ｅ（図２）は対応する曲線３２ａ−ｅ（図３）
を形成するために式ｚ＝ｙのグラフ３０に加算されてい
る。

【００２０】式（１）を式（２）へ代入して新たな式を
導く： ｚ＝Ｆ（ｘ）＋Ｂ（Ｆ（ｘ）） ここで、ｘは相対的対数露光であり；ｚは変更されたプ
リント濃度を表す。あらたな関数Ｆ（ｘ）＋Ｂ（Ｆ
（ｘ））はＧ（ｘ）で表され、新たな照準曲線を形成す
る。図１を参照するに新たな照準曲線１２ａ−ｅは図２
の例示的なブースト曲線２２ａ−ｅにより変換された照
準曲線１０の結果である。以下のブースト関数Ｂ（ｙ）
に対するパラメータの選択で、区切り点１４（図１）が
（ｙ０−ｈ）のプリント濃度で発生する。

【００２１】Ｈｕｎｔ等の”Ｔｈｅ Ｔｏｎｅ Ｒｅｐ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｏｕｒ Ｐｈｏｔｏ
ｇｒａｐｈｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”に記載されるよ
うに観察時のフレアの画像劣化影響をオフセットするた
めに照準曲線の中間領域からＤｍａｘへショルダー端の
コントラストが徐々に増加することは利点である。しか
しながら写真媒体（フィルム及び紙）の制限によりＨｕ
ｎｔ等が記載しているフレアの減少をなすことは不可能
である。

【００２２】本発明によれば変換はＤｍｉｎとＤｍａｘ
との間に点を有するように選択され、これにより美的に
満足できるプリントが形成される。好ましくは照準曲線
のショルダーのコントラストは観察時のフレアを最小化
するように徐々に増加される。非常に実用的な出力装置
として熱プリンタがあり、これは昇華性染料を受ける特
定の熱プリント媒体を用いることは当業者には明らかで
ある。他の出力装置はインクジェットプリンタ又は電子
写真プリンタである。

【００２３】本発明によれば所定の最大濃度を有する所
望の媒体に対する照準曲線を選択可能であることは当業
者に明らかである。短く要約すると、ユーザーは所望の
媒体の最大濃度より低い所定の最大濃度を有する異なる
媒体用の照準曲線の族から照準曲線を選択する。照準曲
線はシャドウ、中間トーン、ハイライト領域を有する。
ユーザーは次に異なる照準曲線を形成するために選択さ
れた照準曲線のシャドウ領域のシャドウコントラストを
変化し、所望の媒体用に変化された照準曲線がプリント
のフレアを減少するような改善されたシャドウコントラ
ストを有し、媒体のダイナミックレンジに対して元のシ
ーンのダイナミックレンジのよりよい適合を許容するか
どうか決定する。

【００２４】故に本発明による所望の媒体に対する照準
曲線は所定の媒体上でのプリントで用いるための所定の
最大濃度を有さなければならない。より詳細には照準曲
線はシャドウ、中間トーン、ハイライト領域を有する。
中間トーン領域は実質的に線形であり、０．８から１．
５の間の反射濃度の範囲を有する区切り点で終端し、シ
ャドウ領域はその区切り点から開始し、Ｄｍａｘへ向か
って上方に続き、それにより減少したフレアのプリント
を形成する増加されたシャドウコントラストを有し、元
のシーンの媒体のダイナミックレンジに対してよりよく
適合するダイナミックレンジを許容する。

【００２５】本発明によりなされた変換はコンピュータ
読み取り可能記憶媒体に記憶される。変換がプリンタ用
であるときには、特定のプリント媒体を用いるプリンタ
から所望の数のプリントを形成するように用いられる。
コンピュータ読み取り可能媒体が例えば磁気ディスク
（フロッピーディスクのような）、磁気テープのような
磁気記憶媒体、光ディスク、光テープドライブ、又はバ
ーコードのような光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）又はリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）のよ
うな固体電子記憶素子、又はコンピュータプログラムを
記憶するために用いられる他の物理的そうちまたは媒体
からなる。例１−上部スケールコントラストのブーストの実施 いかなるデジタル画像の上部スケールコントラストの選
択された増加はカリフォルニア州サンノゼのＡｄｏｂｅ
社から市販されているＡｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ
ソフトウエアプログラム３．０又は４．０１を用いて容
易に達成される。Ａｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐによ
り処理される与えられた画像に対して、プリントされた
画像の上部スケールコントラストを増加する段階は： １． Ｉｍａｇｅ−Ａｄｊｕｓｔ−Ｃｕｒｖｅｓに進
む。

【００２６】２． Ｉｎｐｕｔ−Ｏｕｔｐｕｔ Ｇｒａ
ｐｈでＩｎｐｕｔ−Ｏｕｔｐｕｔコード値を８０から１
３０の間のＩｎｐｕｔ−Ｏｕｔｐｕｔ値まで少なくとも
４ｐｔｓクリックオンすることにより固定する。 ３．０−０のＩｎｐｕｔ−Ｏｕｔｐｕｔ点をクリック
し、０のＯｕｔｐｕｔ値と３０のＩｎｐｕｔ値との間で
読み取るために点をドラッグする。

【００２７】４． ２．３のＤｍａｘを形成するために
典型的な熱プリンタ用の好ましい値は１１のＩｎｐｕｔ
及び０のＯｕｔｐｕｔのコード値であることが見いださ
れた。 ５． ２．８のＤｍａｘを形成するために典型的なイン
クジェットプリンタ用の好ましい値は２６のＩｎｐｕｔ
及び０のＯｕｔｐｕｔのコード値であることが見いださ
れた。例２−プリントされた画像の上部スケールコントラスト
のブーストの実施 プリントされた画像の上部コントラストのブーストはま
た以下のように実施される： １． Ｓｅｌｅｃｔ−Ｃｏｌｏｒ Ｒａｎｇｅ−Ｓｈａ
ｄｏｗｓ似進みＯＫをクリック。

【００２８】２． Ｉｍａｇｅ−Ａｄｊｕｓｔ−Ｂｒｉ
ｇｈｔｎｅｓｓ／Ｃｏｎｔｒａｓｔに進む。 ３． Ｃｏｎｔｒａｓｔを１０−３０の範囲にスライド
する。 ４． ２．３のＤｍａｘを有する熱プリンタからのデジ
タル画像用の好ましいコントラストは１１である。

【００２９】５． ２．８のＤｍａｘを有するインクジ
ェットプリンタからのデジタル画像用の好ましいコント
ラストは２６である。 熱プリント及びインクジェット受容体のようなプリント
媒体は従来のものより広いダイナミックレンジを有する
画像を形成しうる。本発明は従来得られたよりも高い画
質レベルを提供することの可能なトーン再生曲線を提供
する新たな変換を形成することを可能にする。本発明に
より、これらの技術をトーン再現曲線の調整で実用化す
ることは容易になしうる。

【００３０】本発明はその好ましい実施例を特に参照し
て説明してきたが、変更及び改良は本発明の精神及び範
囲内でなされうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】前の照準曲線及びその上部スケールコントラス
トをブーストするために変更された一連の曲線を示す一
組の照準曲線を示す。

【図２】プリント濃度ブースト対、本発明による照準曲
線と対比するために用いられる元のプリント濃度のグラ
フを示す。

【図３】プリント濃度と変更されたプリント濃度の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】 １０、１２ａ−ｅ 照準曲線 １４ 区切り点 ２２ａ−ｅ 曲線 ｙ 任意のプリント濃度 ｙ０ 特定のプリント濃度 θ 特定の傾き角 ｈ プリント濃度の特定の小さな増加

フロントページの続き (72)発明者 リチャード エム ヴォーゲル アメリカ合衆国，ニューヨーク 14534, ピッツフォード，ウッドリーフ 141

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ） シャドウ、中間トーン、ハイライト
   領域を有し、所望の媒体の所定の最大濃度より低い所定
   の最大濃度を有する異なる媒体に対する照準曲線の族か
   ら一の照準曲線を選択させ、 ｂ） 異なる照準曲線を形成するために選択された照準
   曲線のシャドウの領域でシャドウのコントラストを変化
   させ、 ｃ） 減少されたフレアを有するプリントを形成し、媒
   体のダイナミックレンジに対する元のシーンのダイナミ
   ックレンジのよりよい適合を許容する所望の媒体の異な
   る照準曲線を決定する各段階からなる、所定の最大濃度
   を有する所望の媒体に対する照準曲線を選択する方法。
2. 【請求項２】ａ） 画像捕捉装置及びシーンの相対的対
   数露光から出力カラーコード値の関数である入力特性曲
   線を提供し、 ｂ） 表示又は媒体の視覚的濃度及び画像捕捉相対対数
   露光の関数である照準曲線を提供する各段階からなり、
   濃度対相対対数Ｅとしてプロットされた照準曲線の上部
   のスケール領域で、照準曲線の中央領域はシーンの白以
   上の０．６の相対対数露光で１．００と１．３０との間
   からシーンの白以上の１．４５の相対対数露光で１．０
   と１．７との間までのコントラスト範囲にあり、照準曲
   線は対数露光をフレアを最小化し、元のシーンのダイナ
   ミックレンジを媒体のダイナミックレンジにより適合す
   ることを許容する上部のスケールコントラストを有する
   所望の照準曲線を達成するためにプリント濃度を変更す
   るブースト関数で構成されたプリント濃度に変換するこ
   とにより満たされる変換の入力は特定の画像捕捉装置に
   より形成されたデジタル画像ファイルである特定の媒体
   上に白黒又はカラー画像を形成するよう適合された所定
   の表示器又はプリンタに対する変換を構成する方法。
3. 【請求項３】ａ） 画像捕捉装置及びシーンの相対的対
   数露光から出力カラーコード値の関数である入力特性曲
   線を提供し、 ｂ） 表示又は媒体の視覚的濃度及び画像捕捉相対対数
   露光の関数である照準曲線を提供し、 ｃ） 所定の表示器又はプリンタ及び特定の媒体上の表
   示又はプリントからの視覚的濃度に対する入力カラーコ
   ード値の関数である出力特性曲線を提供し、 ｄ） 変換をなすために、照準曲線、入力特性曲線、出
   力特性曲線を用いる各段階からなり、濃度対相対対数Ｅ
   としてプロットされた照準曲線の上部のスケール領域
   で、照準曲線の中央領域はシーンの白以上の０．６の相
   対対数露光で１．００と１．３０との間からシーンの白
   以上の１．４５の相対対数露光で１．０と１．７との間
   までのコントラスト範囲にあり、照準曲線は以下の関係
   を実質的に満たし： Ｇ（ｘ）＝Ｆ（ｘ）＋Ｂ（Ｆ（ｘ）） ここで、 Ｆ（ｘ）は従来のトーン再構成スケールであり、ｘは対
   数露光であり；Ｂ（Ｆ（ｘ））は以下の関係を満たすブ
   ースト関数であり： 【数１】 ここで、 ｙは任意のプリント濃度を表し；ｙ０は特定のプリント
   濃度を表し；θは特定の傾き角を表し；ｈはプリント濃
   度の特定の小さな増加を示す変換の入力は特定の画像捕
   捉装置により形成されたデジタル画像ファイルである特
   定の媒体上に白黒又はカラー画像を形成するよう適合さ
   れた所定の表示器又はプリンタに対する変換を構成する
   方法。