JP2004096444A - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望する色域に収まるように画像データを彩度強調することのできる画像処理装置およびその方法の提供。
【解決部】色域判定部111は、彩度強調部106から出力される画像データのRGB値に対して、色域データ記憶部112の色域データに基づく色域内外判定を行う。そして、全画素が色域範囲内にある場合は、彩度強調部106から出力された画像データをそのままエッジ強調部107に出力する。一方、色域範囲外の画素が存在する場合は、パラメータ変更部113に、彩度強調パラメータ記憶部114から彩度強調の度合いが弱い彩度強調パラメータを取得させ、取得した彩度強調パラメータを彩度強調部106に設定させる。そして、彩度強調部106に、再度、彩度強調処理を行わせる。
【選択図】 図1
【解決部】色域判定部111は、彩度強調部106から出力される画像データのRGB値に対して、色域データ記憶部112の色域データに基づく色域内外判定を行う。そして、全画素が色域範囲内にある場合は、彩度強調部106から出力された画像データをそのままエッジ強調部107に出力する。一方、色域範囲外の画素が存在する場合は、パラメータ変更部113に、彩度強調パラメータ記憶部114から彩度強調の度合いが弱い彩度強調パラメータを取得させ、取得した彩度強調パラメータを彩度強調部106に設定させる。そして、彩度強調部106に、再度、彩度強調処理を行わせる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置およびその方法に関し、例えば、撮像デバイスによって取得された画像を処理する画像処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
撮像素子により取得した画像を処理し、画像データを記録媒体に記録する画像処理システムの代表的なものとして、いわゆるディジタルカメラがある。
【0003】
ディジタルカメラは、撮影した画像データに対して所定の画像処理を行うことで、所定の色再現特性をもつ画像を生成する。しかし、ディジタルカメラが扱う画像の特性は、平均的なシーン、被写体に対して満足の行く絵作りを目的とするため、特定の被写体に対しての絵作りとして、必ずしも最適な画像を生成するわけではない。
【0004】
例えば彩度の低い被写体を屋内で撮影した場合、画像全体が彩度の低い色調になる。このような場合に対応して、ディジタルカメラの撮影モードには、平均的なシーンに対して最適な処理を行う通常の撮影モードに加え、彩度を高めに出力する画像処理(彩度強調処理)を行うモード(彩度強調モード)が用意され、ユーザが、これらのモードを選択可能にする工夫がされている。
【0005】
しかし、彩度強調モードによって元々彩度の高いシーンを撮影する場合、画像データに彩度強調処理を行えば、目視可能な表面色の範囲(人間の視覚限界領域)あるいは記録可能な色の範囲を超えてしまい、記録・再生時に所望の色再現が行えない問題がある。
【0006】
このような色の範囲を超えた画像に対して、記録・再生時に視覚的に良好な補正を行う方法としては、元の画像データの色相を変えないように画像データを補正する方法が特許第2601265号公報に開示されている。しかし、同公報に開示された方法は、画像データを処理した後に色の範囲を超えてしまうことに対する、本質的な解決ではない。そのため、例えば画像の彩度を強調した結果、彩度の高い色の区別がつかなくなってしまう問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
撮像デバイスにより取得した画像を処理し、画像データを記録媒体に記録するディジタルカメラのような画像処理システムにおいて、処理後の画像データが視覚限界領域や記録可能な色の範囲など所望する色域を超えることがないように、撮影するシーンに応じた最適な彩度強調処理を施すことが望まれる。
【0008】
本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するためのもので、所望する色域に収まるように、画像データを彩度強調することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【0010】
本発明にかかる画像処理装置は、画像データの彩度を強調する強調手段と、前記強調手段に処理された画像データが、所定の色域に収まるように、前記強調手段の処理パラメータを決定する決定手段とを有することを特徴とする。
【0011】
本発明にかかる画像処理方法は、画像データの彩度を強調し、彩度強調された画像データが、所定の色域に収まるように、前記彩度強調の処理パラメータを決定することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施形態の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
【第1実施形態】
[構成]
図1は実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【0014】
撮像部101は、撮像レンズ、CCDやCMOSセンサなどの撮像素子、撮像素子の出力信号のゲインを調整するゲイン調整回路、ゲイン調整後の撮像素子の出力信号をディジタル信号に変換するA/D変換回路、および、出力されたディジタル信号を一時記憶するメモリなどから構成され、撮像レンズを介して入力した光に対応する撮像素子の出力信号をディジタル画像データとして出力する。
【0015】
露出調整部102は、撮像部101から出力される画像データの所定部分の輝度に基づき、適当な明るさの画像データになるように、所定のプログラム線図に従い、シャッタ速度と絞り値を決定し、撮像部101の撮像素子の露光時間および撮影レンズの絞りを制御する。
【0016】
白バランス補正部103は、撮像部101から出力される画像データの白バランスの調整を行う。画素補間部104は、撮像素子の各画素に対応して、撮像素子の色フィルタ配列に応じてRGB三つのチャネルの画素値を補間した画像データを出力する。色補正部105は、画素補間部104から出力される画像データの色再現特性を所望する特性に色補正する。
【0017】
彩度強調部106は、不図示のスイッチによって撮影モードとして彩度強調モードが指定された場合、色補正部105によって補正された画像データに対して彩度強調処理を行う。エッジ強調部107は、被写体の輪郭部分を強調する処理を画像データに施す。ガンマ変換部108は、画像データのRGBチャネルごとに、テーブル参照によるガンマ補正を施す。
【0018】
画像圧縮部109は、JPEGなどの所定の方式により画像データを圧縮する。記録再生部110は、圧縮された画像データに所定の付帯情報を追加し、所定の形式に従った画像データとして記録媒体200に記録したり、記録媒体200に記録された画像データを不図示の液晶モニタなどへ表示するための画像の再生などを行う。
【0019】
色域判定部111は、彩度強調部106で彩度強調処理された画像データが所定の色域を超えるか否かを判定する。色域データ記憶部112は、色域判定部111で判定を行うための色域のデータを予め記憶する、ROMなどのメモリである。パラメータ変更部113は、色域判定部111により、画像データのの色域が所定の色域を超えたと判定された場合に彩度強調部106の彩度強調パラメータを変更する。彩度強調パラメータ記憶部114は、彩度強調部106が処理する複数の彩度強調パラメータを予め記憶する、ROMなどのメモリである。
【0020】
なお、図1において、撮像部101から彩度強調パラメータ記憶部114はディジタルカメラの構成要素であり、記憶媒体200はディジタルカメラに装着、脱着可能なメモリカード、光ディスクやハードディスクなどのメモリである。
【0021】
[画像記録動作]
以下では、実施形態の撮像時の画像記録動作を説明する。
【0022】
本実施形態は、視覚限界領域より広い色空間(例えばIEC 61966−2−2に記載されているscRGB色空間)における画像データの記録(ただし、12ビットノンリニアのエンコード)を想定し、色域判定部111において視覚限界領域の内外判定を行う例を説明する。
【0023】
●通常の撮影モード
まず、通常の撮影モードによる撮影を説明する。
【0024】
ユーザが被写体を撮影するために、不図示のシャッタボタンを押すと、露出調整部102は、撮像部101の出力に基づき、撮像部101の撮像素子の露光時間および撮影レンズの絞りを制御し、撮像部101からディジタル画像データが出力される。
【0025】
白バランス補正部103は、撮像部101から出力される画像データに対して平均値の計算などの統計的な解析を行い、画像データの統計量が目標値になるように白バランスを調整するための係数を求める。このとき、複数の光源に対応するために、ディジタルカメラの白バランスのモードが複数設定可能な場合、各モードに応じて統計量の目標値があり、各モードに最適な係数が求まる。なお、これらの係数は、RGB各チャネルに対して求める。
【0026】
画素補間部104は、白バランス補正部103で求まった係数を用いて、撮像部101から出力されるディジタル画像データからRGB3チャネルの画像データを補間する。図2は撮像部101の撮像素子の色フィルタの配列(ベイヤ配列)を示す図である。図2に示すように、撮像素子の各画素は、RGBの内、一つのチャネルの画素値しか出力しない。従って、フィルタの色と異なるチャネルの画素値は、下記の補間により求める必要がある。
【0027】
フィルタ色がGの画素の、Gチャネルの画素値を求める場合は、画素値にGチャネルに対応する係数を積算した値を出力値にする。また、フィルタ色がGの画素の、RまたはBチャネルの画素値を求める場合は、隣接する二つの画素の画素値に各チャネルに対応した係数を積算し、平均した値を出力値にする。
【0028】
また、フィルタ色がRまたはBの画素の、フィルタと同色のチャネルの画素値を求める場合は、画素値に各チャネルに対応する係数を積算した値を出力値にする。また、フィルタ色がRまたはBの画素の、フィルタと異なる色のチャネルの画素値を求める場合は、隣接する四つの画素の画素値に各チャネルに対応する係数を積算し、平均した値を出力値にする。
【0029】
なお、上記の補間方法は一例であって、例えば、フィルタ色がGの画素の、RまたはBチャネルの画素値を求める場合、所定の距離にある、対応するフィルタ色の画素の画素値に各チャネルに対応する係数を積算し、距離に基づく重み付けをした平均値を出力値にしてもよい。なお、画素補間部104の出力である画像データは画素補間部104内の不図示の画像メモリに一旦格納される。
【0030】
色補正部105は、画素補間部104から出力される画像データに、式(1)に示すマトリクス演算によって色補正を施し、主に画像データの色相を補正する。
【0031】
彩度強調部106および色域判定部111は、通常撮影モードでは処理を行わず、色補正部105から出力される画像データをスルーする。
【0032】
エッジ強調部107は、色域判定部111から出力される画像データにフィルタリングを施して、所定方向の輪郭部分をそれぞれ抽出し、抽出した輪郭部分に対して、その方向ごとに最適なエッジ強調フィルタを作用させてエッジ強調を行う。また、輪郭の方向性がなく孤立したノイズ成分に対しては、逆に、ローパス効果のあるフィルタ処理を行う。
【0033】
ガンマ変換部108は、エッジ強調部107から出力される画像データのRGB各チャネルに対して、テーブルを参照して、ディスプレイの電圧−輝度特性(ガンマ特性)に合わせることを主目的とするガンマ変換を施す。
【0034】
ガンマ変換部108から出力される画像データは、画像圧縮部109により、所望の画質または圧縮率に応じて圧縮され、記録再生部110に出力される。記録再生部110は、所定の画像フォーマットに従い、圧縮された画像データおよび撮影時の情報を一つの画像データ(ファイル)として記録媒体200に記録する。
【0035】
●彩度強調モード
次に、彩度強調モードの撮影を説明する。なお、色補正部105までの処理は通常の撮影モードと同じだから、色補正部105の出力以降の動作について説明する。
【0036】
彩度強調部106は、色補正部105から出力される画像データに、式(2)に示すマトリクス演算によって彩度強調処理を施す。
【0037】
色域判定部111は、彩度強調部106から出力される画像データのRGB値に対して、色域データ記憶部112に記憶されている色域データに基づく、色域内外判定を行う。図3は視覚限界領域を説明する色度図で、図中の馬蹄形の実線(スペクトル軌跡)が視覚限界領域の境界を表す。色域判定部111は、入力のRGB値が図3に示す境界に対して内か外かを判定するもので、図4はその判定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【0038】
まず、scRGB色空間の入力画像データから、マトリクス演算により、CIE 1931 XYZ系の色座標値(X, Y, Z)を求め、式(3)に従い、色度値x, yを算出する(S101)。
x = X/(X + Y + Z)
y = Y/(X + Y + Z) …(3)
【0039】
以下、(x, y, Y)で示される色が色域の内か外かを、色域データ記憶部112に記憶された色域データに基づき判定する。なお、色域データ記憶部112には、視覚限界領域のYの取り得る範囲を表すYの最大値および最小値、Yの範囲を複数の領域に分割した各領域ごとのxの取り得る範囲を表すxの最大値および最小値を表す一次元テーブル、(x, Y)の範囲を複数の領域に分割した各領域ごとのyの取り得る範囲を表すy値の最大値および最小値を表す二次元テーブルが記憶されている。
【0040】
そして、算出されたY値が色域の範囲内か否かを判定する(S102)。Y値が範囲内ならば、次にそのY値に対応するx値の範囲を取得して(S103)、算出されたx値が色域範囲内か否かを判定する(S104)。x値が範囲内ならば、次に(x, Y)値に対応するy値の範囲を取得して(S105)、算出されたy値が色域範囲内か否かを判定する(S106)。
【0041】
そして、ステップS102、S104およびS106の判定において、すべて色域範囲内と判定された場合は、画像データが色域範囲内にあることを表すフラグGiに‘1’をセットし(S107)、何れかの判定で色域範囲外と判定された場合はフラグGiに‘0’をセットする(S108)。なお、この判定は、画像データの全画素について繰り返される。
【0042】
色域判定部111は、画像データの全画素が色域範囲内にある場合(つまりフラグGiがすべて‘1’)、彩度強調部106から出力された画像データをそのままエッジ強調部107に出力する。一方、色域範囲外の画素が存在する場合(つまりフラグGiの少なくとも一つが‘0’)、パラメータ変更部113に、彩度強調パラメータ記憶部114からデフォルトの彩度強調パラメータの次に彩度強調の度合いが弱い彩度強調パラメータを取得させ、取得した彩度強調パラメータを彩度強調部106に設定させる。
【0043】
彩度強調パラメータを再設定した場合、画素補間部104の出力画像データの全画素に対して、再度、色補正部105による色補正、彩度強調部106による彩度強調処理、および、色域判定部111による色域内外判定が行われる。彩度強調パラメータ記憶部114には複数の彩度強調パラメータが記憶されていて、パラメータ変更部113は、彩度強調の度合いが強い彩度強調パラメータから弱い彩度強調パラメータに向かって順次選択する。そして、色域判定部111の判定により、全画素が色域範囲内になるまで彩度強調パラメータの選択および設定、並びに、色補正、彩度強調処理および色域内外判定が繰り返される。ただし、パラメータ変更部113により、彩度強調の度合いが最も弱い彩度強調パラメータが彩度強調部116に設定した場合、色域判定部111は、色域判定を行わず、彩度強調部116から出力される画像データをそのままエッジ強調部107に入力する。
【0044】
以降のエッジ強調部107から記録再生部110の処理は、通常の撮影モードと同じだから、その説明を省略する。
【0045】
このように、本実施形態によれば、彩度強調を施した画像データに対して、色域内外判定を行い、画像データのRGB値が色域範囲外にある場合は、彩度強調の度合いがより弱い彩度強調パラメータを再設定して、再び彩度強調を行う。従って、撮影時のシーンの色特性を反映し、彩度の高い画像の取得が予想されるシーンに対しても、視覚限界領域内で、できるだけ彩度が強調された画像データを記録することができる。
【0046】
【第2実施形態】
以下、本発明にかかる第2実施形態の画像処理装置を説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【0047】
第2実施形態は、第1実施形態と同様、視覚限界領域より広い色空間における画像データの記録を想定し、彩度強調モードにおいて、彩度強調部106から出力される画像データが視覚限界領域を逸脱しないように彩度強調処理を行う例を説明する。
【0048】
図5は第2実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【0049】
撮像部101から色補正部105までの処理は、第1実施形態と同様であるから、その説明を省略する。
【0050】
画像解析部121は、色補正部105から出力される画像データのRGB値を基に、式(4)を使用して各画素の色差R−Y、B−Yを計算する。そして、画像データ全体における色差R−Y、B−Yの最大値をそれぞれ、画像解析結果としてパラメータ選択部122に出力する。
R − Y = 0.70×R − 0.59×G − 0.11×B
B − Y = −0.30×R − 0.59×G + 0.89×B …(4)
【0051】
彩度強調パラメータ記憶部114は、第1実施形態と同様に、彩度強調パラメータを予め複数記憶する。パラメータ選択部122は、画像解析部121から出力される色差R−Y、B−Yの最大値と、彩度強調パラメータ記憶部114に記憶された各彩度強調パラメータとの関係を示すテーブルを予め記憶する。このテーブルには、色差R−Yおよび色差B−Yそれぞれの値ごとに、視覚限界領域を超えないように彩度強調処理が可能な彩度強調パラメータのうち、彩度の強調の度合いが最も強い彩度強調パラメータのインデックスが記憶されている。
【0052】
パラメータ選択部122は、上記のテーブルから、色差R−Yの最大値に対応する彩度強調パラメータのインデックス、および、色差B−Yの最大値に対応する彩度強調パラメータのインデックスを抽出し、度合いが弱い方の彩度強調パラメータを選択して、彩度強調部106に設定する。
【0053】
彩度強調部106は、パラメータ選択部122によって設定された彩度強調パラメータを使用して、色補正部105から出力される画像データに彩度強調を施す。
【0054】
以降のエッジ強調部107から記録再生部110の処理は、第1実施形態と同じだから、その詳細説明を省略する。
【0055】
このように、パラメータ選択部122は、色差R−Y、B−Yの最大値に応じた彩度強調パラメータを選択し、度合いが弱い方を彩度強調部106に設定する。
【0056】
つまり、色差の最大値が大きい場合は撮影された被写体シーンの彩度が高いものと判断されるが、色差に応じた彩度強調パラメータを使用することで、視覚限界領域を逸脱しないように彩度強調を抑えることができる。また、色差の最大値が小さい場合は撮影された被写体シーンの彩度が低いものと判断されるが、この場も低い彩度に応じた彩度強調パラメータを使用することで、彩度強調したにもかかわらず色褪せた画像にならないように、彩度強調を行うことができる。このような適応的な彩度強調処理によれば、視覚限界領域内で所望する彩度強調効果を得ることができる。
【0057】
【変形例】
上記では、予め複数記憶した彩度強調パラメータを、画像解析部121の出力に応じて選択する例を説明したが、画像解析部121の出力に応じて最適な彩度強調パラメータを生成して、彩度強調部106に設定するようにしてもよい。例えば、彩度強調パラメータ記憶部114に記憶した標準的な彩度強調マトリクスの彩度ゲインを、画像解析部121から出力される色差R−Y、B−Yの最大値に応じて調整して、彩度強調マトリクスとすればよい。
【0058】
また、上記では、視覚限界範囲より広い色空間における画像データを記録することを想定し、視覚限界範囲に収まるように、彩度強調パラメータを設定し、彩度強調処理を行う例を説明したが、画像データを記録する色空間は、例えばIEC 61966−2−1に記載されているsRGB色空間のような、視覚限界範囲より狭い色空間でもよい。この場合は、画像データを記録する色空間の色域を超えないように、彩度強調パラメータを設定することになる。
【0059】
例えば、第1実施形態において、色域データ記憶部112には、画像データを記録する色空間の色域を記憶させる。また、第2実施形態において、パラメータ選択部122のテーブルには、画像データを記録する色空間の色域を超えないような、色差R−Y、B−Yの最大値と、彩度強調パラメータとの関係を記憶させる。
【0060】
また、彩度強調された画像データはガンマ変換やエッジ強調などの後、所定のビット数に量子化されて圧縮および記録されるが、画像データを記録する色空間の色域を超えると量子化の際に色再現特性が変ってしまう。これに対して、画像データを記録する色空間の色域に収まるように彩度強調処理を行えば、圧および記録の際に色再現特性が変らず、所望する特性の画像データを出力することができる。
【0061】
また、画像データを記録媒体に記録する際、画像データを記録する色空間の情報としてR、GおよびB、並びに、白のディジタルデータと色度座標との対応を付帯情報として記録してもよい。こうすれば、記録した画像データをディスプレイに表示したり、プリンタで印刷する際に、画像データ記録時の所望する色再現特性を反映した表示または印刷が可能になる。
【0062】
また、上記では、彩度強調を行う画像処理装置としてディジタルカメラを取り上げたが、勿論、ディジタルカメラは、画素補間部104から出力される画像データを記録媒体200に記録し、記録媒体200に記録された画像データを汎用のパーソナルコンピュータに読み込み、色補正部105以降の処理をパーソナルコンピュータ上で動作するアプリケーションプログラムで実行する場合にも、上記の彩度強調パラメータの選択・設定、並びに、適応的な彩度強調処理を適応することができる。なお、パーソナルコンピュータ上で、色補正、彩度強調、エッジ強調などの処理を行えば、処理中の画像をディスプレイで確認しながら、処理パラメータの選択や調整が可能になるから、ユーザが所望する画像を容易に得ることができる。また、処理後の画像データの記録や印刷も容易になる。その際、視覚限界領域(または、画像データを記録する色空間の色域)に収まるように彩度強調を行えば、ディスプレイ上における処理中の画像の確認を正確に行うことができる。
【0063】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
【0064】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0065】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0066】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所望する色域に収まるように、画像データを彩度強調することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図、
【図2】撮像素子の色フィルタの配列(ベイヤ配列)を示す図、
【図3】視覚限界領域を説明する色度図、
【図4】色域判定部の判定アルゴリズムを示すフローチャート、
【図5】第2実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置およびその方法に関し、例えば、撮像デバイスによって取得された画像を処理する画像処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
撮像素子により取得した画像を処理し、画像データを記録媒体に記録する画像処理システムの代表的なものとして、いわゆるディジタルカメラがある。
【0003】
ディジタルカメラは、撮影した画像データに対して所定の画像処理を行うことで、所定の色再現特性をもつ画像を生成する。しかし、ディジタルカメラが扱う画像の特性は、平均的なシーン、被写体に対して満足の行く絵作りを目的とするため、特定の被写体に対しての絵作りとして、必ずしも最適な画像を生成するわけではない。
【0004】
例えば彩度の低い被写体を屋内で撮影した場合、画像全体が彩度の低い色調になる。このような場合に対応して、ディジタルカメラの撮影モードには、平均的なシーンに対して最適な処理を行う通常の撮影モードに加え、彩度を高めに出力する画像処理(彩度強調処理)を行うモード(彩度強調モード)が用意され、ユーザが、これらのモードを選択可能にする工夫がされている。
【0005】
しかし、彩度強調モードによって元々彩度の高いシーンを撮影する場合、画像データに彩度強調処理を行えば、目視可能な表面色の範囲(人間の視覚限界領域)あるいは記録可能な色の範囲を超えてしまい、記録・再生時に所望の色再現が行えない問題がある。
【0006】
このような色の範囲を超えた画像に対して、記録・再生時に視覚的に良好な補正を行う方法としては、元の画像データの色相を変えないように画像データを補正する方法が特許第2601265号公報に開示されている。しかし、同公報に開示された方法は、画像データを処理した後に色の範囲を超えてしまうことに対する、本質的な解決ではない。そのため、例えば画像の彩度を強調した結果、彩度の高い色の区別がつかなくなってしまう問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
撮像デバイスにより取得した画像を処理し、画像データを記録媒体に記録するディジタルカメラのような画像処理システムにおいて、処理後の画像データが視覚限界領域や記録可能な色の範囲など所望する色域を超えることがないように、撮影するシーンに応じた最適な彩度強調処理を施すことが望まれる。
【0008】
本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するためのもので、所望する色域に収まるように、画像データを彩度強調することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【0010】
本発明にかかる画像処理装置は、画像データの彩度を強調する強調手段と、前記強調手段に処理された画像データが、所定の色域に収まるように、前記強調手段の処理パラメータを決定する決定手段とを有することを特徴とする。
【0011】
本発明にかかる画像処理方法は、画像データの彩度を強調し、彩度強調された画像データが、所定の色域に収まるように、前記彩度強調の処理パラメータを決定することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施形態の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
【第1実施形態】
[構成]
図1は実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【0014】
撮像部101は、撮像レンズ、CCDやCMOSセンサなどの撮像素子、撮像素子の出力信号のゲインを調整するゲイン調整回路、ゲイン調整後の撮像素子の出力信号をディジタル信号に変換するA/D変換回路、および、出力されたディジタル信号を一時記憶するメモリなどから構成され、撮像レンズを介して入力した光に対応する撮像素子の出力信号をディジタル画像データとして出力する。
【0015】
露出調整部102は、撮像部101から出力される画像データの所定部分の輝度に基づき、適当な明るさの画像データになるように、所定のプログラム線図に従い、シャッタ速度と絞り値を決定し、撮像部101の撮像素子の露光時間および撮影レンズの絞りを制御する。
【0016】
白バランス補正部103は、撮像部101から出力される画像データの白バランスの調整を行う。画素補間部104は、撮像素子の各画素に対応して、撮像素子の色フィルタ配列に応じてRGB三つのチャネルの画素値を補間した画像データを出力する。色補正部105は、画素補間部104から出力される画像データの色再現特性を所望する特性に色補正する。
【0017】
彩度強調部106は、不図示のスイッチによって撮影モードとして彩度強調モードが指定された場合、色補正部105によって補正された画像データに対して彩度強調処理を行う。エッジ強調部107は、被写体の輪郭部分を強調する処理を画像データに施す。ガンマ変換部108は、画像データのRGBチャネルごとに、テーブル参照によるガンマ補正を施す。
【0018】
画像圧縮部109は、JPEGなどの所定の方式により画像データを圧縮する。記録再生部110は、圧縮された画像データに所定の付帯情報を追加し、所定の形式に従った画像データとして記録媒体200に記録したり、記録媒体200に記録された画像データを不図示の液晶モニタなどへ表示するための画像の再生などを行う。
【0019】
色域判定部111は、彩度強調部106で彩度強調処理された画像データが所定の色域を超えるか否かを判定する。色域データ記憶部112は、色域判定部111で判定を行うための色域のデータを予め記憶する、ROMなどのメモリである。パラメータ変更部113は、色域判定部111により、画像データのの色域が所定の色域を超えたと判定された場合に彩度強調部106の彩度強調パラメータを変更する。彩度強調パラメータ記憶部114は、彩度強調部106が処理する複数の彩度強調パラメータを予め記憶する、ROMなどのメモリである。
【0020】
なお、図1において、撮像部101から彩度強調パラメータ記憶部114はディジタルカメラの構成要素であり、記憶媒体200はディジタルカメラに装着、脱着可能なメモリカード、光ディスクやハードディスクなどのメモリである。
【0021】
[画像記録動作]
以下では、実施形態の撮像時の画像記録動作を説明する。
【0022】
本実施形態は、視覚限界領域より広い色空間(例えばIEC 61966−2−2に記載されているscRGB色空間)における画像データの記録(ただし、12ビットノンリニアのエンコード)を想定し、色域判定部111において視覚限界領域の内外判定を行う例を説明する。
【0023】
●通常の撮影モード
まず、通常の撮影モードによる撮影を説明する。
【0024】
ユーザが被写体を撮影するために、不図示のシャッタボタンを押すと、露出調整部102は、撮像部101の出力に基づき、撮像部101の撮像素子の露光時間および撮影レンズの絞りを制御し、撮像部101からディジタル画像データが出力される。
【0025】
白バランス補正部103は、撮像部101から出力される画像データに対して平均値の計算などの統計的な解析を行い、画像データの統計量が目標値になるように白バランスを調整するための係数を求める。このとき、複数の光源に対応するために、ディジタルカメラの白バランスのモードが複数設定可能な場合、各モードに応じて統計量の目標値があり、各モードに最適な係数が求まる。なお、これらの係数は、RGB各チャネルに対して求める。
【0026】
画素補間部104は、白バランス補正部103で求まった係数を用いて、撮像部101から出力されるディジタル画像データからRGB3チャネルの画像データを補間する。図2は撮像部101の撮像素子の色フィルタの配列(ベイヤ配列)を示す図である。図2に示すように、撮像素子の各画素は、RGBの内、一つのチャネルの画素値しか出力しない。従って、フィルタの色と異なるチャネルの画素値は、下記の補間により求める必要がある。
【0027】
フィルタ色がGの画素の、Gチャネルの画素値を求める場合は、画素値にGチャネルに対応する係数を積算した値を出力値にする。また、フィルタ色がGの画素の、RまたはBチャネルの画素値を求める場合は、隣接する二つの画素の画素値に各チャネルに対応した係数を積算し、平均した値を出力値にする。
【0028】
また、フィルタ色がRまたはBの画素の、フィルタと同色のチャネルの画素値を求める場合は、画素値に各チャネルに対応する係数を積算した値を出力値にする。また、フィルタ色がRまたはBの画素の、フィルタと異なる色のチャネルの画素値を求める場合は、隣接する四つの画素の画素値に各チャネルに対応する係数を積算し、平均した値を出力値にする。
【0029】
なお、上記の補間方法は一例であって、例えば、フィルタ色がGの画素の、RまたはBチャネルの画素値を求める場合、所定の距離にある、対応するフィルタ色の画素の画素値に各チャネルに対応する係数を積算し、距離に基づく重み付けをした平均値を出力値にしてもよい。なお、画素補間部104の出力である画像データは画素補間部104内の不図示の画像メモリに一旦格納される。
【0030】
色補正部105は、画素補間部104から出力される画像データに、式(1)に示すマトリクス演算によって色補正を施し、主に画像データの色相を補正する。
【0031】
彩度強調部106および色域判定部111は、通常撮影モードでは処理を行わず、色補正部105から出力される画像データをスルーする。
【0032】
エッジ強調部107は、色域判定部111から出力される画像データにフィルタリングを施して、所定方向の輪郭部分をそれぞれ抽出し、抽出した輪郭部分に対して、その方向ごとに最適なエッジ強調フィルタを作用させてエッジ強調を行う。また、輪郭の方向性がなく孤立したノイズ成分に対しては、逆に、ローパス効果のあるフィルタ処理を行う。
【0033】
ガンマ変換部108は、エッジ強調部107から出力される画像データのRGB各チャネルに対して、テーブルを参照して、ディスプレイの電圧−輝度特性(ガンマ特性)に合わせることを主目的とするガンマ変換を施す。
【0034】
ガンマ変換部108から出力される画像データは、画像圧縮部109により、所望の画質または圧縮率に応じて圧縮され、記録再生部110に出力される。記録再生部110は、所定の画像フォーマットに従い、圧縮された画像データおよび撮影時の情報を一つの画像データ(ファイル)として記録媒体200に記録する。
【0035】
●彩度強調モード
次に、彩度強調モードの撮影を説明する。なお、色補正部105までの処理は通常の撮影モードと同じだから、色補正部105の出力以降の動作について説明する。
【0036】
彩度強調部106は、色補正部105から出力される画像データに、式(2)に示すマトリクス演算によって彩度強調処理を施す。
【0037】
色域判定部111は、彩度強調部106から出力される画像データのRGB値に対して、色域データ記憶部112に記憶されている色域データに基づく、色域内外判定を行う。図3は視覚限界領域を説明する色度図で、図中の馬蹄形の実線(スペクトル軌跡)が視覚限界領域の境界を表す。色域判定部111は、入力のRGB値が図3に示す境界に対して内か外かを判定するもので、図4はその判定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【0038】
まず、scRGB色空間の入力画像データから、マトリクス演算により、CIE 1931 XYZ系の色座標値(X, Y, Z)を求め、式(3)に従い、色度値x, yを算出する(S101)。
x = X/(X + Y + Z)
y = Y/(X + Y + Z) …(3)
【0039】
以下、(x, y, Y)で示される色が色域の内か外かを、色域データ記憶部112に記憶された色域データに基づき判定する。なお、色域データ記憶部112には、視覚限界領域のYの取り得る範囲を表すYの最大値および最小値、Yの範囲を複数の領域に分割した各領域ごとのxの取り得る範囲を表すxの最大値および最小値を表す一次元テーブル、(x, Y)の範囲を複数の領域に分割した各領域ごとのyの取り得る範囲を表すy値の最大値および最小値を表す二次元テーブルが記憶されている。
【0040】
そして、算出されたY値が色域の範囲内か否かを判定する(S102)。Y値が範囲内ならば、次にそのY値に対応するx値の範囲を取得して(S103)、算出されたx値が色域範囲内か否かを判定する(S104)。x値が範囲内ならば、次に(x, Y)値に対応するy値の範囲を取得して(S105)、算出されたy値が色域範囲内か否かを判定する(S106)。
【0041】
そして、ステップS102、S104およびS106の判定において、すべて色域範囲内と判定された場合は、画像データが色域範囲内にあることを表すフラグGiに‘1’をセットし(S107)、何れかの判定で色域範囲外と判定された場合はフラグGiに‘0’をセットする(S108)。なお、この判定は、画像データの全画素について繰り返される。
【0042】
色域判定部111は、画像データの全画素が色域範囲内にある場合(つまりフラグGiがすべて‘1’)、彩度強調部106から出力された画像データをそのままエッジ強調部107に出力する。一方、色域範囲外の画素が存在する場合(つまりフラグGiの少なくとも一つが‘0’)、パラメータ変更部113に、彩度強調パラメータ記憶部114からデフォルトの彩度強調パラメータの次に彩度強調の度合いが弱い彩度強調パラメータを取得させ、取得した彩度強調パラメータを彩度強調部106に設定させる。
【0043】
彩度強調パラメータを再設定した場合、画素補間部104の出力画像データの全画素に対して、再度、色補正部105による色補正、彩度強調部106による彩度強調処理、および、色域判定部111による色域内外判定が行われる。彩度強調パラメータ記憶部114には複数の彩度強調パラメータが記憶されていて、パラメータ変更部113は、彩度強調の度合いが強い彩度強調パラメータから弱い彩度強調パラメータに向かって順次選択する。そして、色域判定部111の判定により、全画素が色域範囲内になるまで彩度強調パラメータの選択および設定、並びに、色補正、彩度強調処理および色域内外判定が繰り返される。ただし、パラメータ変更部113により、彩度強調の度合いが最も弱い彩度強調パラメータが彩度強調部116に設定した場合、色域判定部111は、色域判定を行わず、彩度強調部116から出力される画像データをそのままエッジ強調部107に入力する。
【0044】
以降のエッジ強調部107から記録再生部110の処理は、通常の撮影モードと同じだから、その説明を省略する。
【0045】
このように、本実施形態によれば、彩度強調を施した画像データに対して、色域内外判定を行い、画像データのRGB値が色域範囲外にある場合は、彩度強調の度合いがより弱い彩度強調パラメータを再設定して、再び彩度強調を行う。従って、撮影時のシーンの色特性を反映し、彩度の高い画像の取得が予想されるシーンに対しても、視覚限界領域内で、できるだけ彩度が強調された画像データを記録することができる。
【0046】
【第2実施形態】
以下、本発明にかかる第2実施形態の画像処理装置を説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【0047】
第2実施形態は、第1実施形態と同様、視覚限界領域より広い色空間における画像データの記録を想定し、彩度強調モードにおいて、彩度強調部106から出力される画像データが視覚限界領域を逸脱しないように彩度強調処理を行う例を説明する。
【0048】
図5は第2実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【0049】
撮像部101から色補正部105までの処理は、第1実施形態と同様であるから、その説明を省略する。
【0050】
画像解析部121は、色補正部105から出力される画像データのRGB値を基に、式(4)を使用して各画素の色差R−Y、B−Yを計算する。そして、画像データ全体における色差R−Y、B−Yの最大値をそれぞれ、画像解析結果としてパラメータ選択部122に出力する。
R − Y = 0.70×R − 0.59×G − 0.11×B
B − Y = −0.30×R − 0.59×G + 0.89×B …(4)
【0051】
彩度強調パラメータ記憶部114は、第1実施形態と同様に、彩度強調パラメータを予め複数記憶する。パラメータ選択部122は、画像解析部121から出力される色差R−Y、B−Yの最大値と、彩度強調パラメータ記憶部114に記憶された各彩度強調パラメータとの関係を示すテーブルを予め記憶する。このテーブルには、色差R−Yおよび色差B−Yそれぞれの値ごとに、視覚限界領域を超えないように彩度強調処理が可能な彩度強調パラメータのうち、彩度の強調の度合いが最も強い彩度強調パラメータのインデックスが記憶されている。
【0052】
パラメータ選択部122は、上記のテーブルから、色差R−Yの最大値に対応する彩度強調パラメータのインデックス、および、色差B−Yの最大値に対応する彩度強調パラメータのインデックスを抽出し、度合いが弱い方の彩度強調パラメータを選択して、彩度強調部106に設定する。
【0053】
彩度強調部106は、パラメータ選択部122によって設定された彩度強調パラメータを使用して、色補正部105から出力される画像データに彩度強調を施す。
【0054】
以降のエッジ強調部107から記録再生部110の処理は、第1実施形態と同じだから、その詳細説明を省略する。
【0055】
このように、パラメータ選択部122は、色差R−Y、B−Yの最大値に応じた彩度強調パラメータを選択し、度合いが弱い方を彩度強調部106に設定する。
【0056】
つまり、色差の最大値が大きい場合は撮影された被写体シーンの彩度が高いものと判断されるが、色差に応じた彩度強調パラメータを使用することで、視覚限界領域を逸脱しないように彩度強調を抑えることができる。また、色差の最大値が小さい場合は撮影された被写体シーンの彩度が低いものと判断されるが、この場も低い彩度に応じた彩度強調パラメータを使用することで、彩度強調したにもかかわらず色褪せた画像にならないように、彩度強調を行うことができる。このような適応的な彩度強調処理によれば、視覚限界領域内で所望する彩度強調効果を得ることができる。
【0057】
【変形例】
上記では、予め複数記憶した彩度強調パラメータを、画像解析部121の出力に応じて選択する例を説明したが、画像解析部121の出力に応じて最適な彩度強調パラメータを生成して、彩度強調部106に設定するようにしてもよい。例えば、彩度強調パラメータ記憶部114に記憶した標準的な彩度強調マトリクスの彩度ゲインを、画像解析部121から出力される色差R−Y、B−Yの最大値に応じて調整して、彩度強調マトリクスとすればよい。
【0058】
また、上記では、視覚限界範囲より広い色空間における画像データを記録することを想定し、視覚限界範囲に収まるように、彩度強調パラメータを設定し、彩度強調処理を行う例を説明したが、画像データを記録する色空間は、例えばIEC 61966−2−1に記載されているsRGB色空間のような、視覚限界範囲より狭い色空間でもよい。この場合は、画像データを記録する色空間の色域を超えないように、彩度強調パラメータを設定することになる。
【0059】
例えば、第1実施形態において、色域データ記憶部112には、画像データを記録する色空間の色域を記憶させる。また、第2実施形態において、パラメータ選択部122のテーブルには、画像データを記録する色空間の色域を超えないような、色差R−Y、B−Yの最大値と、彩度強調パラメータとの関係を記憶させる。
【0060】
また、彩度強調された画像データはガンマ変換やエッジ強調などの後、所定のビット数に量子化されて圧縮および記録されるが、画像データを記録する色空間の色域を超えると量子化の際に色再現特性が変ってしまう。これに対して、画像データを記録する色空間の色域に収まるように彩度強調処理を行えば、圧および記録の際に色再現特性が変らず、所望する特性の画像データを出力することができる。
【0061】
また、画像データを記録媒体に記録する際、画像データを記録する色空間の情報としてR、GおよびB、並びに、白のディジタルデータと色度座標との対応を付帯情報として記録してもよい。こうすれば、記録した画像データをディスプレイに表示したり、プリンタで印刷する際に、画像データ記録時の所望する色再現特性を反映した表示または印刷が可能になる。
【0062】
また、上記では、彩度強調を行う画像処理装置としてディジタルカメラを取り上げたが、勿論、ディジタルカメラは、画素補間部104から出力される画像データを記録媒体200に記録し、記録媒体200に記録された画像データを汎用のパーソナルコンピュータに読み込み、色補正部105以降の処理をパーソナルコンピュータ上で動作するアプリケーションプログラムで実行する場合にも、上記の彩度強調パラメータの選択・設定、並びに、適応的な彩度強調処理を適応することができる。なお、パーソナルコンピュータ上で、色補正、彩度強調、エッジ強調などの処理を行えば、処理中の画像をディスプレイで確認しながら、処理パラメータの選択や調整が可能になるから、ユーザが所望する画像を容易に得ることができる。また、処理後の画像データの記録や印刷も容易になる。その際、視覚限界領域(または、画像データを記録する色空間の色域)に収まるように彩度強調を行えば、ディスプレイ上における処理中の画像の確認を正確に行うことができる。
【0063】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
【0064】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0065】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0066】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所望する色域に収まるように、画像データを彩度強調することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図、
【図2】撮像素子の色フィルタの配列(ベイヤ配列)を示す図、
【図3】視覚限界領域を説明する色度図、
【図4】色域判定部の判定アルゴリズムを示すフローチャート、
【図5】第2実施形態の画像処理装置であるディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
Claims (8)
- 画像データの彩度を強調する強調手段と、
前記強調手段に処理された画像データが、所定の色域に収まるように、前記強調手段の処理パラメータを決定する決定手段とを有することを特徴とする画像処理装置。 - さらに、前記強調手段に処理された画像データが前記所定の色域に収まるか否かを判定して、前記所定の色空間に収まるまで前記決定手段に処理パラメータの決定を繰り返させることを特徴とする請求項1に記載された画像処理装置。
- 前記決定手段は、画像データの彩度分布に応じて前記処理パラメータを決定することを特徴とする請求項1に記載された画像処理装置。
- 前記所定の色域は視覚限界領域であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載された画像処理装置。
- さらに、前記強調手段に処理された画像データを所定のデータ形式に変換して記録媒体に記録する記録手段を有し、
前記所定の色域は、視覚限界領域より広いまたは狭い色空間であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載された画像処理装置。 - 画像データの彩度を強調し、
彩度強調された画像データが、所定の色域に収まるように、前記彩度強調の処理パラメータを決定することを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置を制御して、請求項6に記載された画像処理を実行することを特徴とするプログラム。
- 請求項7に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051101 |