JPS62500752A - ディジタル・カラー画像を処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 色再現関数の制約的補正を使用したディジタルカラー画像処理方法 技術的分野 この発明は写真フィルムから得られたディジタルカラー　＋Ｎｎ　Ｓ家を処理す る方法に、更に詳しくは、画像の情報部分から選択された色値の標本を正規化す ることによって発生された複数の色再現関数を使用し、これをディジタルカラー 画像に通用して処理済みディジタルカラー画像を生成するようにするその梅の方 法に関係している。

背景技術 ディジタルＩａ’ＪＲの情報部分からの色ｆＡ値の確率標本を正規化して色調再 現関数を生成するようにするディジタルｌｌ！ＩＩＩＭ！処理方法が提案されて いる。色調再現関数はその場合ディジタル画像に適用されて処理済みディジタル 画像が生成される。この手１只は最初にオ７チンニコ７外による「写真製版再現 法に８けるプログラミングの新しい方法」と題する次の論文において提案された 。”ＡＮ−リＡｐｐｒｏａＣｈ　ｔｏ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｉｎ　Ｐルｏ 　ｔ　ｏｍａ　ａんａｎｔａａｌＥｇｐｒａｄｓｅｔｉｏｎ　”ｂｙ　ｙｕ、０ ｖｅｈｉｎｎｉｋｏｖ　ａｔ　ａｌ、１２１んＩ　ＡＲＩ　ＧＡ　Ｉ　Ｃｏｎｆ ｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏａｍｍｄｉ％ｇ＠、ＶａｒｓａｉＬＬａａ。

ＦｒａｎＣｓ、Ｅｄｉｇｏ＊Ｗ、Ｅａｎｋａ、ＩＰＣＳｅｔｍｓａｍ　ａｎｄＴ ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｐｒａｓａ、Ｇｘｉｌｄｆｏｒｄ、Ｅｎｇｌａｎｄ、　１ ９７４　＊ｐａｇａｎ　１６０−１６３．この方法の成功は画像から色調型の真 に確率的々標本を選ぶことに強く依存していることが発見された。ある採択され た統計的性質を有する「浮動」画像依存性コントラスト区間から色調値を選択す ることによる標本化の偶然性の改！は同時出願係属中の特粁出願連続番号第　号 に開示されている。画像の総合コントラストが画像の色調値の標準偏差の関数と してＢＡ整され且つ色調再現関数が標準正規変量を用いて表現されている、更な る改善は開時出願係属中の特許出願連続番号第　号に開示されている。ディジタ ルカラー画像の延長において、画像の清報部分から選択された色値のそれぞれの 標本を正規化するＯとによってディジタルｊｌ！１ｆｅＪｔに８いて複数の色成 分（例えば、赤、緑及び實〕のそれぞれに対して色再現関数が生成される。この ようにして生成された色再現関数は久にディジタルカラー１ＩＩｌｌ像のそれぞ れの色成分に通用されて処理済みディジタルカラー画像が生成される。出力装宜 は、色再現関数に２ける標準正規変量の等しい籠を有する色値り組合せが中性（ 灰色）色を生成するように校正される。

この方法は一般に処理済みカラー画像の感覚的印象にＳける美的改善を生じるが 、しかし、ディジタ次カラー１ｉｋｌ像が大面積の緑の草原又は派手な實空のよ うな高度に飽和したテクスチャ（きめ）を含むカラー写真フィルム画像から得ら れた場合には、正規化のために色値の標本な生成するための標本化手順の偶然性 が影響を受けて、色聞移が生じる。

ディジタルカラーｊｉｕｍ処理方法に２ける更なる改善が望ましいことはそのよ うな処理済み画像の説明がら明らかである。

緑の草原及び派手な′Ｐｔ２のような高度に庭和したテクスチャの領域を狩った 処理済み画像の感覚的印象が改善されるような、前述の形式の改良式ディジタシ カ２−画像処哩方法を提供することがこの発明の目的である。

発明の開示 この発明の目的は、写真フィルムの応答及び場面（シーン）照明光の性質のよう な写真フィルム及び撮影条件の先験的知識に値って谷色再埃関数間の形状及び関 係を制約することによって連成される。

この発明の一暢様によれば、色再現関数の形状は原画向傷を生成するために使用 されるカラー写真フィルムのＤ−１ｏｇ　ＨａＥ厳に適合して制約される。この 発明の別の態様によれは、谷色書現関数間の関係は、原画写真１１遼を露光させ るのに使用された照明光が馬体放射器であったという仮疋に便って更に制約され る。これら二つの制約は色再現関数が発生された侵これにｖ！４！１を施すため に使用される。

第２図は色再現関数が発生される様子を示した図表である。図表の左上象限は画 像の情報部分から取られた色１直（写真１ｄｙＬ）の標本の、Ａの符号を何され たヒストグラムを示している。この標本は出現の相対度数に対してプロットされ ている。図表の右下象限は標準正規変量２に対する相対出現度数を示した正規（ ガワス）分布の、Ｂの符号を付されたヒストグラムを示している。標準変１ｚは ガラ１分布の標準偏差の単位に２ける測度である。

右上象限には色値の測定標本の分布を正規分布に変換する、Ｃの符号を付され九 関数が示されている。この関数は６１１１足された分布に３ける任意所与の色値 を２の値に関係づけている。Ｚ匝は標準偏差の数を表す無次元の菫である。ディ ジタル画像を処理するために、ディジタルカラー画像に２ける測定色直は色再現 関数を用いてＺ値に変換される。結果として生じる無次元の丘は、ＺＩｉＬに定 数な乗算することによって処理済み画像のコントラストを決定すること、及びそ れぞれの色に２けるＺ値に定数を加えることによって処理済みｕｉＩＩ像のカラ ーバランスを調整することによって次元を与えられる。付加的な定数は三色すべ てに３ける等しいＺＩＩ！Ｌが中性（灰色）色を生成するように選ばれる。

色再現関数を発生するために使用された色１直の標本が真に確率的でなかった場 合には、色再現関数の形状及び関係がひずめられて、処理済み画像には好ましく ない色偏移が生じることになる。

カラー写真に関係した現象を支配する物理的法則は各色再現関数における可能な 形状及び相互関係にある種の１■ｌ］約を課する。発明者は、これらの制約を色 再現関数に適用して、非確率標本化により訪発されたひずみを減小さぜ、これに より、処理済みディジタル画像の感覚的印象を改善することができることを発見 した。

一つの制約は、赤、緑及び實の色再現関数がカラー写真フィルムの対応するＤ− １ｔｓｇＨ曲線と一致していることを必要とする。例えば、フィルムのＤ−１ｏ ｇＨＩｆｔＩ線が＠層で近似される場合には、色再現関数も又赤、緑及び背の色 再現関数間に線形の関係を有するべきである。別の制約は、普通に使用されるカ ラー写真用光源がａ種の色温度における黒体放射器によって近似され得るという 観察に基づいている。これは各色再現関数間の関係におけるある種の制限を意味 している。

カラー陰画（ネガ）フィルムのＤ−ＬｏｇＨ曲線は通常、ペース・プラス・フォ グ鐘度より上ではＸきいぼ線部分を待っている。第３図は赤、緑及び宵の状態Ｍ 濃度におけるコダック（Ｋｏｄａｈ）　Ｖ　Ｒ２００フィルムに関する例を示し ている。Ｄ−ＬｏｇＨｌＩＩｌｌｆＭは直紛で近似さぜることができるが、誤差 は大抵曲線の最下ｇｓ４領域で発生し、この領域では色は人間の観察者によって は容易に矧覚されない。それゆえ、Ｄ−ＬｏｇＨ曲線を ＤｒｍＡｒ　＊　ｌｏｇ　Ｈｒ＋Ｂｒ　ＩＩ）Ｄｆ　−ＡＱ拳ｌｏｇ　Ｈｇ＋Ｂ ｇ　ｔ２１Ｄｂ−Ａｈ串ｌｏｇ　Ｈｂ＋Ｂｂ　（３）によって近似させる。ここ で、Ｄｒ％ＤＱ、　Ｄｂ％Ｉｌｒ。

Ｋｇ及びＨｂはそれぞれ赤、緑及び青の濃度及び露光値であり、Ａテ、ＡＱ、及 びＡｈはＤ　−Ｌａｙ　Ｈｌ１Ｈｉｌの傾斜であり、且つＥｒ、Ｂｇ及びＢｂは 切片である。

所与の照明ｆｔ、＜Ｈｒ、Ｈｙ、１ｌｂ）に対して、定数Ａ＝　ｌｏｇｌｌｇ　 −１ｏｇｌｉｒ　ｔ４１Ｃ＝ｌｏｇＨｂ−１ｏｇｌｌｒ　［５１Ｓｇｒ−Ａσ／ Ａデ　（６） Ｓｂｒ−Ａｂ／Ａｔ　、及び　（７） Ｉｇｒ−Ａｇ　＊Ａ＋Ｂｙ−Ａｇ　＊　Ｂｙ／Ａｔ　ｔ８１１ｂｒ−Ａｈ　＊Ｃ ＋Ｂｂ−Ａｂ申Ｅｒ　／　Ａｒｔ９１を定義し、久に次式から Ｄｇ−８ｇｒ＊Ｄデ＋Ｉｇｒ　ＱＱ） Ｄｂ＝Ｓｂｒ拳Ｄｒ＋ハｒ　Ｑυ 所与のフィルム種類に対しては、Ｉｇｒ及びハブは場面照明光によって一意的に 決定される。方程式（１０）及び（１１）は、中性表面の赤、緑及び青の濃度が 所与の照明光の下で測定された場合には、緑及び宵の濃度は赤の濃度の一久関数 になる。傾斜Ｓｇｒ及びｓｂデはフィルム種類だけに依存し、又切片Ｉｇｒ及び Ｉｂｒはフィルム種類及び照明光の両方の関数である。これら二つの方程式（１ ０）、（１１）はフィルムのＤ−ＬｏｇＨ曲線から導かれ、そして色再現関数の 形状についての線形の制約を形成する。

Ｄｒ、　Ｄｇ及びＤｂは所与の画像に対して測定可能な量であるので、（推定甲 性濃度、すなわち異なった色再現関数からの等しいＺＶＬを用いて）測定データ に直線を合わせることによって、所与の画像に対して！σデ及びハｒを７８人昭 ６２−５００７５２　（４） 決定することができる。第４図は特定の＠像に対して発生された色再現関数の例 を示している。ｌ［ｌＩ像に８ける推定中性点ｔｔ表す等しいＺ匝において曲線 上で任意に選択された幾つかの中性点が示されている。第５図には、緑及び宵の 色直が各中性点について赤の色値に対してプロットされて（破線）示されている 。

Ｓｂｒに等しい傾斜を待った線が！／赤値な表す点を通る線形回帰線に合わされ ている。この線と１１８との交点は値１ｂｒである。同様に、　：Ｓｇｒに等し い傾斜を待った線が緑／赤頃な表す点を通る線形回帰ｉＫ合わされている。

この線と綴帖との交点は値１ｇｒである。

Ｓｇｒ、　Ｓｂｒ、　Ｉｇｇ−及びＩｂｒが却られたから、方程式（１０）及び （１１）を用いて宵及び赤の色再現関数を再計算することができる。方程式（１ ０）及び（１１）は次のように誉き侯えられる。

ここで、Ｄ４−及びＤ’ｂｎ赤及び青の色再現関数の補正値であり、且つＤｇは 任意所与のＺ値に２ける緑の色再現関数の値である。Ｄ−ＬｏｇＨ？ｆＭ形制約 は、緑の色再現関数を基準として用いて！及び赤の色再現ｇ数を再形成するの１ ｃｉ５１ｉ用される。第６図はＤ−ＬｏｇＨ線形制約を適用することによって第 ４図に示された色再現関数から発生された補正色再現関数を示している。

興明元制約 写真光源の分光エネルギー分布はいわゆる色温度によってしばしば特定される。

この考え方は光源の分光エネルギー分布を特定の温度に３ける理想的黒体放射器 のそれによって近似させるものである。この近似はタングステ・ランプに対して は非常によく、昼光及び写真せん光電法に対しては適度によいが、螢光ランプに 対してはそれほどよくない。最も普通に使用される写真光源がある指定の温度Ｉ Ｃｇける黒体放射器として近似され得ると仮定すれば、写真フィルム画像からの 各色再ｆＡ関数間の関係についての制約は次のように導出することができる。

黒体放射器の分光エネルギー分布はブランクの放射器によって与えられる。

Ｅ（λ）　−（Ｃ＋／λ’）＊（：１．０／（ａｓｐ（（ｖ’λＴ）−１））　 αａζこで、Ｅ（λ）は波長λに３けるエネルギーであり、Ｔは黒体の温度であ り、且つ Ｃ１及びＣ宜　は定数である。

２００００°によりはるかに小さい温度に対しては、関係式は Ｅ（λ）−（ｃ＋／λり傘＊ｇｐ（ＣＪλＴ）　（５）に簡単化される。大抵の フィルム分光感度関数は比較的狭帯域の応答（約１００　ｍｍ＞を侍って３つ、 且つ大抵の光源の色温度は２００００″によりはるかに小さいので、方程式（１ ５）の区分的線形近似を使用することができる。

最小二乗法を用いて実際に計算してみると、λ−４００〜５００．５００〜６０ ０．及び６００〜７００　ｎｍの範臼内に８ける方程式（１５）の区分的線形近 似は非常によく、大抵の波長に関して誤差が１％未満であることがわかる。それ ゆえ、方程式（１５ンは Ｅ（λ）　−ｐｃＴ）　ｘλ＋ｑ　ＣＴ）　λ、くλくλを且ッＱ６）λ８−λ ＋　＜　１００　ｎｍ　Ｋ対して但し、 且つ 今、Ｓデ（λ）、Ｓｇｌλ）及びｓｂ（λ）をそれぞれフィルムの赤、緑及び青 の層の分光感度関数とし且つそれらに１の正規什面績を持たぜる。そうすると、 有効画像放射照度は次式によってフィルム感度を介してエネルギーに関係づけら れる。

−ｐＣＴ）傘λｒ＋ｑ（７’）　Ｃ７）同様に、 Ｅｔｔ　−ｐｃＴ）　＊λｒｔ＋ｑ＜Ｔ）　０８）Ｅｂ−ｐ（Ｔ）　傘λｂ＋ｑ （Ｔ）　Ｏ匹υフィルムの赤、緑及び實の層の有効平均波長である。例えば、赤 の露光＠Ｈデは有効画像放射照度に露光時間Δｔを掛けたものである。

１８式（１７）〜（１９）は所与のフィルムの赤、緑及び宵の露光唾を計算する という目的の丸めには方程式（１６）と同じ形式のものであるので、各フィルム 層は単一の波長で表現することができ、文具なった元＃ｌは異なった温度Ｔの黒 体放射器として貴男される。それゆえ、次のように書くことができる。

Ｅｒ　−ＣＣＪλプリ傘−１１１９（ＣＪλｒＴ）　（２０）Ｅｙ＝＜ＣＪλσ り傘−雰ｐ（−ＣＪλｇＴ）　（２１）Ｅｂ−（Ｃ，／λｂ’）　申ａｍｐ　（ Ｃ＊／λｂ　Ｔ　）　（２２）ここで、λｒ１λｌ及びλｂは画像形成及び測定 過程に関係したフィルム種類及びその他の因子の関数である。

方程式１４１〜（１１）及び（２０）〜（２２）を組み合わせると次式が得られ る。

Ｉｂデｍｍ＊Ｉｇデ＋ｔｔ　（２３） 但し、 ｍ−（Ａｈ／Ａｇ）串〔（λｒ／λｂ−１）／（λｒ／λｙ−１））且つ ■実印６２−５００７５２　（５） すなわち、方程式（２３）は、黒体放射器によって近似され得るｆ！４ｍの光源 の色についての線形制約が存在することを示している。この線形照明光制約を色 再現関数に適用するために、　Ｉｇｒ及びＩｂｒが所与のフィルム１類からの多 数の画像について、Ｄ−ＬｏｇＨ線形制約に関して前述のように計Ｎされる。第 ７図はそのような画像の集まりについての１．ｒ対ハｒのプロットを示している 。［線は最小二乗法を用いて、結果として生じた点の集まりに適合させたもので ある。入力画像の点（Ｉｇｒ、　Ｉｂｒ）がこの直級から非常に離れている場合 には、推定中性濃度は高置に飽和した色の過剰標本化によってかたよらされてい たものと想定される。これを補正するために１点（Ｉｇｒ。

ハデンは（第７図に２いてｐの符号を付された点によって示されたように）直線 の方へ、Ｐ’の符号を付された点（１’ｇｒ、Ｉ’ｂデ）まで移動される。正し い切片（１’ｇｒ及び！’ｂデ）を用いて、背及び赤の色再現関数が方程式（１ ２）及び（１３）から再計算される。

第８図はＩ）−ＬｏｇＨ１Ｎ！形制約と照明光制約とを用いた補正色再現関数の 例を示している。照明光色に対する補正は点（Ｉｇｒ、ハブ）をはるばる照明ｆ ｆｉ線まで戻すのく必要とされる全量よりも小さくてよいことがあるが、七の理 由は照明光制約が物体間の相互照明を考慮に入れて２らず、且つ又黒体近似が完 全には正確でないことがあるからである。

それら二つの制約は色再現関数に２ける１櫨の誤差を補正することに注意するべ きである。基本的には、Ｄ−ＬｏｇＨｄ形制約は色再現関数の形状を補正し、且 つ照明光制約は各色再現関数間の離隔距離を補正する。飽和色の過剰標本化がか なり狭い一度軛囲に２いて行われ九場合には、再現関数の形状が七〇題囲に８い てひすまされる。Ｄ−ＬｏｇＨ線形制約は、緑の色再現関数を基準として採用し て方程式（１２）及び（１３）に従って赤及び宵の色再現関数を整形し直す。緑 の色＋４現関数は、植種の照明光の下で他の二つよりも比較的安定しているので 、基準として採用され、そしてその形状は不変のま叉である。

照明光制御ＦＪは、各色再現関数間の相対的距離を移動させることによって、照 明光ＡｌｊｌＣ緑対マゼンタ）Ｋ垂直な方向に２けるカラーバランス誤差を補正 する。照明光層（赤・黄対シアン・ｌの方向に２ける誤差はこの制約によっては 補正されない。しかしながら、人間の視覚はこの方向に３ける色誤差には比較的 感じないことに注意すべきである。

色匝の確′４標本を正規化することによって発生された色再現関数を使用したデ ィジタルカラー画像処理方法に８いて最も普通に遭遇する色の問題、すなわち緑 の草原のテクスチャ及びｆ窒の雑音による過剰標本化は上に概祝された制約１？ ！″施すことによって補正される。通常、照明光制約は緑・マゼンタの色誤差を 補正し、且つＤ−ＬｏｇＨ劉約は昼磯度肯空領域を過剰標本化することによる色 調再現曲線の形状ひずみを補正する。

図面の簡単な説明 この発明ｔｉ諸図而面参照して説明されるが、この諸図面中、 第１図はこの発明に従って色再現関数を発生し且つ補正する基本的段階を図解し た構成図であり、第２凶は色再現関数を説明するのに有効な図表であり、第３図 は代表的な力２−写真フイルムに対する一組のＤ−ＬｏｇＨ曲庫を示した図表で あり、第４図はディジタルカラー画像を処理するための代表的な一組の色再現関 数を図解した１衆であり、第５図は第４図に２いて図解された色再現関数から取 られた一組の中性点からのｆ対赤及び緑対赤の色直のプロットであり、 第６図はこの＠明に促りてＤ−ＬｏｇＨ制約？施すことによって補正された第４ 図の色再現関数を示した図表であり、 ＠７図は第３図に示されたＤ−Ｌｏｇｌ１％性を待ったカラーフィルムに記録さ れた多数の画像についての照明点（１１７デ、Ｉｂｒ　）のプロットであり、第 ８図はこの開明に従って照明光制約及びＤ−ＬｏｇＢ制約￥流すＯとによって補 正された第４図の色再現関数を示した図表であり、 第９図にこの発明の採択された方法を実施するための装置を示した概略図であり 、 第１０図は第９図の装置において色値ヒストグラムを作成するために使用された ヒストグラム記憶装置の構成を図解した概略図であり、又 第１１図〜第１５図は第９図の装置の動作を図解し、且つこの発明によるディジ タルカラー画像処理の方法を実施する流れ図である。

発明な実施する方法 この発明によるディジタルカラー画像処理の方法をまず第１図に関して説明する 。ｍ１図に３いて、走査器１０はカラーフィルム１ｌｉＩＩ像を走査して、三つ の色成分８１Ｇ及びＥ？：有するディジタルカラーＩＩＩＩｌ像イぎ号を与える 。

ディジタル訂昇磯１２はこのディジタルカラー画像信号を受けて３つ、且つ以下 で説明されるように、ディジタル１、！ＩＩ像の情＠ｉ部分（縁部、すなわちエ ツジ）からの色値な標本化してそれぞれの色に２ける標本化色値のヒストグラム ｎＨ％ＨＱ及びＨ（１を作成するための標本化器・ヒストグラム作成器１４を与 えるようにプログラムされている。

ヒストグラム正規化器１６はヒストグラムデータＨＲ。

ＨＱ及びＨＢを受けて、それぞれのヒストグラムを正規化する一組の関数Ｚｒ５ Ｋｇ、及びｚＯを発生する。関数Ｚｒ。

ｚ、及びｚｂは第４図に図式で示された色再現関数である。

制約式補正器１８はこれらの色再現関数、及び処理される画像に対する一組の制 約（例えば、上記の方程式＋６１及び（７）に２いて足義されたようなｓｇデ及 びＳｈｙ　）を受けて、これらの制約に従って色再現関数を補正する。制約式補 正器１８は出力として一組の補正済み色再現関数ｆｒ１約及びＺ５を発生する。

ディジタルカラー画像は次にこの補正色再現関数を用いて処理される。

今度Ｆ′ｉｉ９図に移って、この発明を実施するために使用される走査式プリン タの一例な説明する。入力装置は、カラー臨画（ネガ）フィルム２４０画壇を三 つの固体画像検出用配列体２６、例えＶｉｃｃＤイメージセンサ、上へ投影する ための光源２０及びレンズ２２を備えている。

１６像ｆｌ二色性（ダイクロイック）ビームスプリッタ２８によって色修正用フ ィルタ３０を通して画像構出用配列体２６に導かれて、それぞれのイメージセン サ２６上に赤、緑及び宵の色分解画像を形成する。フィルム進行モータ３１はプ リンタに２いてフィルムを進行さぜる。イメージセンサ２６は力２−写写真画を 走査して三つの色分解省号Ｅ、Ｇ及びＢを発生する。このようにして発生された １５号は、三つの色に２ける各標本点に対して２５６の可能な匿号レベルの一つ を表す８ビット出力符号をそれぞれ発生するアナログ−ディジタル変換器３２に 供給される。

ディジタルカラー画ｇ！信号はディジタル画像記憶装置３４、例えば磁気テープ 、ディスク、又は固体半導体記憶装置に記憶される。ディジタルカラー画像償号 はディジタルぎｒ４戦３６に３いて処理され、初期の実験ではＤＥＣ２０６０メ インフレーム＃′ｉＪ４．壁が使用されたが、後には処Ｑ速度を増大するたｖＫ 符殊目的のディジタル画像処理用訂昇磯が使用された。

ディジタル針算機３６は、色再現関数発生器３８、及びこれによって発生された 色再現関数をディジタル力２−ｔｉｖ＊に適用するディジタル画像処理器４０を 営むようにプログラムされている。色再現関数発生４３８はディジタル＠像記憶 裂謹３４からデータ・制（財）母線３５を介してデイジメルカラーＩｌｉｌｌ像 を受けて各色に対する色再現関数７発生する。色丹現関数は、ディジタルカラー 画ＩＷを処理するために使用される色再現関数探索衣（ルックアンプテーブル） ４２としてディジタル＠像処理器４０に供給される。色再現関数発生器３８は又 以下で説明されるように処坤隣み画像のコントラストをｒＡ益するための乗算定 数σ、を発生してこの定数をディジタルＦｌｌｌｌ　ｔ＊処理器４０に工５ける 出力校正表４４に供給する。

ディジタル幽稼ｄ己ｔｌｔｆｉ直にディジタルカラー画像な匹己憶するのに先立 って、各人力哨号が既知の走査器校正関数によって人力色値（例えば写真一度） にｆ換される。

各色に対する校正関数は、谷８ビット入力匝を、走査点でのカラー陰画濃度を表 す８ビツト値に変挾するために、ディジタル画像処理器４０に８いて探索入力校 正表４６の形式で実現される。

色再現関数発生５３８は、ディジタルカラー画像の色楓のブロック平均化を行う ためのディジタルフィルタ４８を宮んでいる。ディジタルフィルタ５０は三色の それぞれに２いて谷ブロックーＰｊ’ｌ化色匝の周囲の画像のコントラストを慎 出する。ヒストグラム作成器５２は複数のヒストグラム記憶装ｆｔ５４に２いて 、各色における複数のコントラスト区間からのブロック平均化色値を作成する。

第１０図は色の一つに対するヒストグラム記憶装置５４の一つの構成を図式で示 している。それぞれ０．０４０グコントラスト単位の幅を持った２０のコントラ スト区間がある。コントラスト区間の幅Ｆｉａ小町小町グログコントラストい埴 のほぼ２倍になるようにＡばれた。

２５６０色値は１ビン当り０．０５磯度単位の分解症になるように８０の色調色 値（−［）に分割される。計数値はディジタルカラー画像からの色値のすべてが 計数されるまでヒストグラム記憶装置５４の過当な色値ビンに累積される。

第９図に戻って、統計計算機５６は以下で説明されるようにヒストグラム記憶装 置５４に８ける色値の分布の最初の四つの標準化された統計的モーメントμを計 算する。

コントラスト区間選択器５８はコントラスト区間における色値の分布の統計直に 基づいてコントラスト区間を選択する。コントラスト区間選択器５８は選択され たコントラスト区間からのヒストグラムをヒストグラム正規化器６０に供給する 。ヒストグラム正規化器６０は選択されたコントラスト区間からの色１ｆＬのヒ ストグラムを正規化して色再現関数Ｚｒ、　Ｚｇ及びｚｈを発生する。

制約式補正器６２は色再現関数Ｚｒ、ｚｇ及びｚｈ並ひに操作員人力の制約Ｓｂ ｒ及びＳσｒを受けて、これらの制約に対応して色再現関数を補正する。補正さ れた色再現関数７ｒ％Ｚ′ｇ及びｚｈ　はディジタ／Ｉ／画像処理器に２ける色 再現関数探索衣４２に探索表置として供給される。

コントラストａ１１整１’Ｈ算磯６４はコントラスト区間選択器５８からの緑分 布の統ｉｔ１′値μＧを受けて、処理済み画像のフントラストを決足するために 使用される乗算定数σき発生する。この乗算定数〜は出力装置校正表４４に供給 される。又は、乗算定数σ１は色再現関数表４２に組み入れることもできる。色 再現関数探索＆４２＃′ｉそれぞれの色にＳける２５６の可能な人力値のそれぞ れ￥２５６の可能な出力１直の一つに関係づける。

色再現関数探索衣４２が発生された後、ディジタル画像処理ａ４０はディジタル カッ−Ｉｌ！ｌｌ像のそれぞれの色成分に色袴現関数を通用することによってデ ィジタル画像を処理する。次に出力校正表が処理済みディジタルカッ−画像のそ れぞれの色成分に通用される。処理済みディジタルカラー画像はデイジメルーア ナログ変換器６６によってアナログ形式に変換される。処理済みアナログカラ− １百号は次に出力走査装ｆ６Ｂに加えられて処理済みカラー画像を再現する。

出力装［６ｇは、カラー写真感光紙のような感光性媒体を露光さぜるためにそれ ぞれのアナログカラー旧号によって変調された赤、縁及び宵のレーザ光源７０を 備えたドラム形走査器である。

システム制御電子回路７２は入力及び出力走査装置並びに１３号処理用計算機の 前作を制御し且つ調整し、且つ又制約式補正器６２により使用される制約ｓｂデ 及び８ｇデの操作員入力を受ける。

補正され次色再現関数及びコントラスト調整を用いたディジタルカラー画像処理 の方法を今度は第１１図〜第１５図の流れ図について更に詳細に説明する。

まず第１１図の流れ図を参照して、それぞれの色再現関数を発生するためにディ ジタルカラー画像について行われる処理段階を説明する。三つすべての色成分は これらの段階により処理される。まず標本化されたディジタル画像の色値のブロ ック平均が形成される。これはの形式のディジタル画像色値にディジタルフィル タを適用することによって行われる。この平均化は、色値統計１直に及ぼすフィ ルム粒子の影響を減小させるためにＪ９図に示されたブロック平均フィルタ４８ によって行われ次に、 の形式のラプラシアン演算子を表すディジタルフィルタがディジタルカラー画像 ｉ像のブロック平均化色値に適用されて各ブロック平均化標本点に２ける画像の コントラストが測定される。この操作Ｆｉ第９図のコノトラスト測定フィルタに よって行われる。このラブ２シアン演算子は一様な領域又は機影の階調度（グラ ジェント）に対して応答を示さないという性質を待って２つ、便って階ｖ！４度 の変化に対してだけ応答を示す。このラプラシアン演算子は画像のコントラスト を測定する際には十分に機能するが、しかし、その他のコントラスト測定用フィ ルタを使用してもよいことは理解されるはずである。

各色成分に対するコントラスト区間に２けるそれぞれのヒストグラムが上述のよ うに作成され、そしてその統計値が１ｔｔｎされる。コントラスト区間がコント ラスト区間に３ける色値分布の統計的パラメータに基づいて選択され、且つ選択 されたコントラスト区間に２ける色値のヒストグラムが正規化されて各色に対す るそれぞれの色再現関数が発生される。

色再現関数１−を久にこの発明に従って制約を適用することによって補正され、 そして総合フントラスト調整パラメータσ、が選択コントラスト区間に２ける緑 色値の標準偏差の関数として計算される。

第１２図は各コントラスト区間値に対するヒストグラム統ｉｔを作成することに 関係した諸段階を示した流れ図である。平均匝の周りに取られた原モーメントμ には次のように計算される。

但し、■はコントラスト区間に２ける標本の総数であり、ｍｓ　は色値であり、 且つ ；は平均色値である。

標準化された甲心モーメントメには次のように計算される。

谷分布に対する対称性（ひずみ）の係数はそこでβヨー（μ−戸　（２８） として表され、そしてとがり（とがりプラス３）の係数は β′−八　（２９） こして表される。

第１３図について述べると、コントラスト選択基準はコントラスト区間に３ける 三つの色分布の形状の相似性を言んでいる。この選択基準によると谷コ／トラス ト区間における色値分布のひすみは久のように比較される。

ＳＵＭ、α）＝ｌＡＲ−β；Ｇｌ＋１ＡＥ−＾Ｇ１刊β艷−＾Ｂｌ　（３０）こ こで、５ｖｈｒ、Ｗ）はＮＩＩ目のコントラスト区間に２ける三つの色値分布の 間のびず与の差の１ｉｌ１１度である。最も相似した分布、すなわち最低値のＳ ＵＭパＭを持った区間が同定される。

次に、谷コントラスト区間に２ける三つの色直分布のとがりが矢のように比較さ れる。

ｍｕ、ＣＩＪ）−１ＡＲ−ＡＧｌ＋１ＡＢ−Ａｃ；ｌ＋ＩＡＲ−ＡＪ？ｌ　（３ １）ここで、ＳＵＭ八めはＮ合口のコントラスト区間に８ける三つり色１直分布 間のとがりの差の測度である。最も相似した分布、すなわち最低値のＳＵＮ、α ）を狩ったコントラスト区間が同定される。

最仮に、二つの同定されたコントラスト区間の間で最低のコントラスト区間（す なわち、最低のコントラストを表す区間）が同定される。

今度ｒｉ第１４図に移って、選択されたコントラスト区間に２ける色値ヒスドグ ２ムを正規化して色再現関数を発生することに関係した諸段階を説明する。ヒス トグラムを正規化するために、コントラスト区間における８０すべての色値ビン に対する正規変ｔＺが計算される。しかしながら、まず任意のスパイクを除去す るために選択された色１区分布について平均平滑化操作が行われる。この平滑化 は三つの連続した色値ビンに２ける計数筐について久のように行われる。

ｈ４−１７３（Ａ’イー１＋Ａ’、＋ル’ｊ＋１）　（３２）但し、楡　はビン 省に３ける計数１直であり、且りＡｊ　は平滑化された埴である。

次に、正規変ｔｚがヒストグラムの平滑化撮に対して次のように計算される（ハ スティングズ著、プリンストン大字出版間発行「ディジタル計算機のための近似 」（Ａｐｐｒｏｓｉｍａｔｉｏ＊ａ　ｆｏｒ　ＩＢｇｉｔａｌ　Ｃｏｍｐｓｔａ ｒａ＊Ｈａａｔｉ＊ｇａ　Ｃ，、Ｐｒｉｓｇｍｔｏｎ　Ｕｎｔｖ、Ｐｒｇａａ、 　）からン。

ａ４１−２．３０７５３　ｂ、−０，９９２２９ＩＳＩ層０．２７０６１　ｂ、 −０，０４４８１８０ビンのそれぞれに対する確１ｆ、Ｐｊ　は但し、ｈ４　は ｉ書目の色値ビンに２ける平滑化された計数値であり、且つ ｊｄ区間（１，８０）内にある整数である。

次に、Ｚ［が８０から２５６の値へと線形に補間されて、８ビットディジタル符 号により表された２５６の可能な走査器入力レベルのそれぞれに対するＺ［が与 えられる。久に、第５図ケ会照して、線形制約に従って色再現関数を仙正する１ 伝を説明する。まず、Ｉｇｒ及びハブが２１の推定中性点（すなわち、等しいＺ 憾を有する赤、緑及び宵の色再現関数からの点）を選択することによってＩｔｉ ｎされる。標準偏差０．２のＺ軸に沿っての増分が使用された。次に、傾斜ｓｇ デ及びＳｂｒ’ｓ：待つ九置巌が、第５図に示されたようにハｒ及びＩｇｒを決 定するために、峰形回ＮＩ法を用いて緑・赤及び宵・赤の点に合わされる。

Ｄ−ＬｏｇＢ制豹だけが便、用されるべｆ！場合には、育及び赤の色再現関数の １＠が方程式（１２）及び（１３）に８いて足義された関数を用いて再計算され てｆｈ及びＺシが与えら゛れる。Ｄ−Ｌｏｇｌ！制約位ひ照明元部」約力坤弓万 共使用され次場合には、Ｉｂｒ及びＩ（１デの１直がこの同じフィルム種類に記 録された多ｔＸｆ）１渾について測定され且つ記憶さｎる。次に照明光線が最小 二乗法を用いて劇をこれらの点に合わせることによって計算される（第７図参照 ）。

別の方法としては、久のようにして照ｃ！Ａｆｔ、腺χ発生することができる。

写真プリント用光源に３ける一連の異なった色は度フィルタを用いて、ＰＪｒ与 のフィルム１類のフィルムが甲性℃度くさびを通して露光さぜられる。例えば、 ２６５０にと１００００にとの間の七つの色温度フィルタを用いて七つの露光部 が作られた。フィルムは現像され、１１元都μ色濃度計に２いて走査されて、各 色温度に対して−［１の曲線の、第３図に示された形式の一連のＤ−ＬｏｇＨ曲 線が発生された。久にこれらのＤ−ＬｏｇＨ曲巌からのイ対赤及びは対赤の一度 の１１ｆｔを用いて第５図に示されたような切片徨Ｉグｒ及びＩｂｒが決定され た。

このようにして得られたＩ　ｇ　ｒ　、Ｉ　６　ｒ　Ｉ：Ｘｉ！第７図に示され たような照明元服を規足する。

次に、邸にＨける任意所与の画像に対して、照明光点Ｉｇｒ％Ｉｂｒを照明光磁 の万へ移動させることによって仇しいＩ′クデ、Ｉ’ｂデがｆｔｔ−５！される 。例として、この補正は照ＩｉＡ光点を照明光線の方へその距離のある割合、例 えば５０％だけ＃動さぜる。補正された育及び赤の色再現関数７ｂ及び７ｒはＩ ’ｂ　ｒ及びＩ′σｒを用いて方程式（１２）から計算される。

ｉ＆後に２５６のＺｗＬが色丹現関数豫索表２２に記憶さｎる。この５ｓＦｉ選 択されたコントラスト区間に２ける三色１直標不のそれぞれに適用される。

補正隣み色４４ｉＡ関数探索表が発生された恢、画像の色値のすべてはこれにそ れぞれの色丹現関数を適用することによって処理される。この時点では、画像か らの処理ａみ色１１１ｒｉ、ＺＩｌ［ｔｌに表す無次元の前である。

処理済み＝＋＊を回復するために、これらの無次元量は、処理済み画像の酩合コ ントラストを調整する乗数を２（直に乗算することによって原画画像及び出力媒 体に関して大きさを与えられる。画像のカラーバランスをＩｌｌ整するために１ 三原色色匝のそれぞれに足数項がシロえられる。

この１’Ｖ　７１［１的足数項は処理済み画像値をそれぞれの色に対する出力媒 体の一度に関係づけ、これにより三色すべてに３１７６等しい２１直が灰色の暗 度として再現されるようにする。

鯰仕コントラストなＸ整する乗数及びカラーバランスを決定する付加的定数に対 する過当なＩｌ［ｔｉ次のように決定される。乗数Ｆｉ緑已１直だげの統どｔｌ ぼに基づいて計算されるが、三色丁べてに通用される。

自然場面の（６）有コントラストは、場面に８ける縁部（エツジ）のログ（対数 ）反射率の標準偏差又は写真画像に２１ｊるそれらのログ反射率の濃度表現を用 いて定量化することができる。平均してこれら二つの間の近似的関係は によって与えられる。但し、 Ｇ−写真フィルムの十均階＠Ｉ！Ｌ６．をある特定の再現媒体コントラストに関 係づけるン σ７−多数の原場面に基づいたログ反射率の標準偏差り一一度の標準偏差 σＲ及び６に対する典型的な亀は力２−陰画写真フイルムについてはそれぞれ０ ．３１及び０．６８であり、従ってσＤｆ１０．２１である。この半均コントラ ストからの逸脱は補償されなければならない。一般万程式は久のように記述する ことができる。

σ１１・ｆ（σ、　）　＋　ｂ　（３６）但し、σ、−ｉ４択されたコントラス ト区間からの何個の場面標準偏差 肩及びｈはシステム依存性コントラストであり、且っｆ（σ、）は　標本ＩｔＡ 早偏葦のある関数であるσ１−色再現関数から得られた壇にス急用される乗数 開単且り満足な実施は次式から得られる。

ｂ−σＤ・（１，〇−悔）　（３７） σｇ”’６％・４ｍ＋６（３８ン 但し、惰は０．６と０．８の間にある。

σ、の符号は、再現画像が原画画像と同じ極性を待っている場合（陰画対１％画 又は陽画対陽画）には正である。

再説画像が原画画像に対して反対の極性を待っている場合、例えば陰画対陽画の 場合には、σ１の符号は負である。

例えば、刀り−陰幽画像がカラー写真感光紙上に直接プリントされるべき場合に は、各色についての所望の平。

均感光紙一度に対するログ露光筐が、それぞれの色の変換されコントラスト調整 された唾に単に加えられる。先金な討Ｊ１：ｒｉ次式によって与えられる。

１ｔｊｆＥＺＩｆ−σ、・ＩＯ＋　ｌｏｇ　ＥＡ（３９）但し、１６１ＦＡ’Ａ −目標感光紙濃度を得るために必要とされるログ露元値 ＺＤ＝−原画画像に２けるある入力両度に対する変換されたｚｗＬ １ｏｇＥ、Ｄ−ＺＤＫ対すｘ１ｓ尤１１！この発明によるディジタルカラー画像 処畦方法はグラフィックアート及び写真プリントの分野に８いてカラー写真フィ ルムから生成されたディジタルカラー画像の力２−バランスを自動的Ｋｇ）ｌＪ 整するのく有効である。この方法は操作員の介入を必姿としないで従来技術の方 法によるよりも一層大きい割合の高品質画像が自動的に生成されるので有利であ る。この方法は緑の草原及び派手な青空のような色飽和したテクスチャによって 引き起こされる望ましくない色備移の問題を克服する。

〜 清、色１ 品ｌＯマ 卓１／図 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　τＯＴＨＩ＋　ＺＮＴＥＲＮＡＴｒＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．撮影条件の先験的知識に待つて色再現関数を制約する段階によつて特徴づけ られている、デイジタル画像の色成分に色再現関数を適用することによりデイジ タルカラー写真画像を処理する方法。
2. ２．先験的知識がフイルムのＤ−ＬｏｇＨ曲線によつて表されるような写真フイ ルムの応答である、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．先験的知識が、原場面がある特定の色温度の黒体放射器によつて照明された ときの写真フイルムの反応である、請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．色再現関数が画像の情報部分からの色値の標本を正規化することによつて発 生され、色再現関数がデイジタル画像のそれぞれの色成分に適用されて処理済み デイジタルカラー画像が発生されるようになつており、且つ、色再現関数の形状 を制約する段階によつて特徴づけられている、請求の範囲第２項に記載の方法。
5. ５．原場面が黒体放射器によつて照明されたという仮定に征つて各色再現関数間 の関係を制約する更なる段階によつて特徴づけられている、請求の範囲第４項に 記載の方法。
6. ６．色再現関数を発生するために使用される色値の標本が、色値の近隣における 画像のコントラストを決定する段階、色値を複数のコントラスト区間に分類する 段階、コントラスト区間における赤、緑及び青の色値の分布の形状の相似性に基 づいてコントラスト区間の一つにおける色値を選ぶ段階、によつて得られ、且つ 、色再現関数が色値を正規変量Ｚ値に関係づけている、訴求の範囲第４項又は第 ５項に記載の方法。
7. ７．色が赤、緑及び青であり、且つ、色再現関数の形状を制約する段階が、Ａｇ 、Ａｂ及びＡｒを特定の種類のカラー写真フイルムのそれそれ縁、青及び赤に対 するＤ−ＬｏｇＨ曲線の緑形部分の傾斜とした場合カラー写真フイルムに対して Ｓｇｒ＝Ａｇ／Ａｒ Ｓｂｒ＝Ａｂ／Ａｒ 及び の量の値を決定する段階、色再現関数から等しいＺ値にある複数対の赤／青及び 赤／緑の色価を選択する段階、傾斜Ｓｂｒを持つた直線を線形回帰法１により赤 及び青の対の点に適合させてこの直線の青切片Ｉｂｒを決足する段階、傾斜Ｓｇ ｒを持つた直線を線形回帰法により赤／緑対に適合させてこの直線の緑切片Ｉｇ ｒを決定する段階、並びに、Ｂ′及びＲ′を所与のＺ値における再計算された青 及び赤の色値とし且つＧを前記の所与のＺ直における緑の色値とした場合それぞ れ式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 及び に従つて青及び赤の色再現関数を再計算する段階、を含んでいる、請求の範囲第 ６項に記載の方法。
8. ８．色再現関数が画像の情報部分からの色値の標本を正規化することによつて発 生され、色再現関数がデイジタルカラー画像のそれぞれの色成分に適用されて処 理済みディジタルカラー画像が生成されるようになつており、且つ、各色再現関 数間の関係を制約する段階によつて特徴づけられている、請求の範囲第８項に記 載の方法。
9. ９．各色再現関数間の関係を制約する段階が、異なつた色温度の黒体放射を表す 複数の光源に対する所与の種類のフイルムの応答を測定することによつて線形照 明光制約を形成すること、色再現脚数によつて表された中性点を推定すること、 及び色再現関数を補正して中性点を線形照明光制約の方へ移動させること、から なつている、請求の範囲第８項に記載のディジタルカラー写真画像処理方法。
10. １０．色再現関数を補正する段階が中性点を線形照明光制約への中間点まで移動 させる、請求の範囲第９項に記載のデイジタルカラー写真画像処理方法。
11. １１．色が赤、緑及び青であり、且つ、色再現関数の形状を制約する段階、並び に各色再現関数間の関係を制約する段階が、Ａｇ、Ａｂ及びＡｒを特定種類のカ ラーフィルムのそれぞれ緑、青及び赤のＤ−ＬｏｇＨ曲線の線形部分の傾斜とし た場合カラー写真フイルムに対してＳｇｒ＝Ａｇ／Ａγ Ｓｂｒ＝Ａｂ／Ａｒ 及び の量の値を決定する段階、色再現関数から等しいＺ値にある複数対の赤／青及び 赤／緑の色値を選択する段階、傾斜Ｓｂｒ及びＳｇｒを持つた直線を線形回帰法 により青／赤及び緑／赤の対に適合させてこれらの直線の青切片Ｉｂｒ及び緑切 片Ｉｇｒを決定する段階、同じ種類のカラーフィルムにおける複数の異なつた画 像に対して前の段階を繰り返して複数のＩｇｒ、Ｉｂｒ対を発生し且つ最小＝乗 法により直線をＩｇｒ、Ｉｂｒ対の標本に適合させて照明光線を発生させること によつて照明光制約を発生する段階、処理されているディジタルカラー画像につ いてＩｇｒ、Ｉｂｒの値を照明光線の方へ調整することによつて補正済みＩ′ｇ ｒ、Ｉ′ｂｒを形成する段階、並びに、Ｂ′及びＲ′を所与のＺ値における再計 算された青及び赤の色値とし且つＧを前記の所与のＺ値における緑の色値とした 場合それぞれ式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 及ひ に待つて青及び赤の色再現関数を再計算する段階、を含んでいる、請求の範囲第 ６項に記載の方法。
12. １２．色が赤、緑及び青であり、且つ、色の形状を制約する段階において照明光 制約を発生する段階並びに補正済みＩ′ｂｒ、Ｉ′ｇｒ対を形放する段階が、異 なつた色温度の黒体放射器を表す複数の光源に中性濃度段付くさびを露光させて 複数組のＤ−ＬｏｇＨ曲線を発生すること、Ｄ−ＬｏｇＨ曲線から等しいＬｏｇ Ｈ値における複数の青／赤及び禄／赤の濃度を選択して各色温度について線形照 明光制約を規定する対の切片値Ｉｇｒ及びＩｂｒを決定すること、並びに処理さ れているディジタル画像についてＩｇｒ、Ｉｂｒの値を照明光制約の方へ調整す ることによつて補正済みＩ′ｇｒ、Ｉ′ｂｒを形成することによつて置き換えら れている、請求の範囲第１１項に記載の方法。 発明の詳細な説■