JP3605856B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像処置装置に係り、特にカラー画像を撮影して得たデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂをデジタル処理する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ネガフイルムのカラー画像をイメージセンサで撮像し、そのカラー画像を示す映像信号をモニタＴＶやビデオプリンタに出力することができるフイルムスキャナが提案されている。
この種のフイルムスキャナでは、イメージセンサから出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号に対して白バランス、黒バランス、ネガポジ反転、ガンマ補正等の画像処理が行われ、またガンマ補正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号はＹＣＣ変換回路によって輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｂ に変換する処理が行われている。
【０００３】
ところで、上記Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の白バランス、黒バランスを調整する場合、イメージセンサから出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号から各色別に基準最小値及び基準最大値を算出し、これらの基準最小値及び基準最大値がそれぞれ映像信号の最小及び最大の階調を示すようにＲ，Ｇ，Ｂ信号別にオフセットするとともに、ゲイン調整するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにしてＲ，Ｇ，Ｂ信号の階調を調整すると、ネガフイルム上の濃度レンジの広さ（上記基準最小値と基準最大値との輝度比が大きさ）に応じて、後段のガンマ補正におけるトータルガンマが相対的に変化し、輝度比が大きい場合には相対的に小さいトータルガンマが使用され、輝度比か小さい場合には相対的に大きいトータルガンマが使用される。
【０００５】
これにより輝度比が大きい場合には彩度が低下し、輝度比か小さい場合には彩度が強調されるという問題がある。
また、カラー画像には撮影光源、光質により彩度の高い絵柄や、彩度の低い絵柄があるが、従来、絵柄によって自動的に彩度を補正して好ましい色調になるように色再現するようにしたものがなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、カラー画像の濃度レンジによる彩度変動が少なく、また絵柄に応じて自動的に良好な色再現を実現することができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、カラー画像を撮影して得た画像信号から最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを得る画像処理手段と、予め３×３行列（Ａ_１１〜Ａ_３３）を１セットとする複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、前記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小輝度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補正係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択する選択手段と、前記デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと前記選択した彩度補正係数とに基づいて、次式、

の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を算出する演算手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、カラー画像を撮影して得た画像信号から最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを得る画像処理手段と、予め４つの係数Ｋ_ＲＲ，Ｋ_ＲＢ，Ｋ_ＢＲ，Ｋ_ＢＢを１セットとする複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、前記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小輝度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補正係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択する選択手段と、前記デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと前記選択した彩度補正係数とに基づいてクロマ信号Ｃ_Ｒ ，Ｃ_Ｂ を、次式、
Ｃ_Ｒ ＝Ｋ_ＲＲ（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_ＲＢ（Ｂ−Ｇ）
Ｃ_Ｂ ＝Ｋ_ＢＲ（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_ＢＢ（Ｂ−Ｇ）
から算出する演算手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
更に、請求項２に記載の画像処理装置において、前記演算手段は、前記デジタル信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいて輝度信号Ｙを、次式、
Ｙ ＝｛（Ｒ／２＋Ｒ／８）＋（Ｇ＋Ｇ／８）＋Ｂ／４｝／２
によって算出し、
前記クロマ信号Ｃ_R ，Ｃ_B を算出するために４つの係数Ｋ_RR，Ｋ_RB，Ｋ_BR，Ｋ_BBを、それぞれ次式、
Ｋ_RR＝Ｎ_RR／２^N1， −Ｋ_RB＝Ｎ_RB／２^N2
−Ｋ_BR＝Ｎ_BR／２^N3， Ｋ_BB＝Ｎ_BB／２^N4
（但し、Ｎ_RR〜Ｎ_BB及びＮ１〜Ｎ４は整数）
で表現されたものを使用することを特徴としている。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、画像信号の最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように階調補正した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを得る画像処理系において、最小輝度と最大輝度との輝度比が大きい場合には、彩度を強調する彩度補正係数を使用し、輝度比か小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択し、この選択した彩度補正係数を使用して前記デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから彩度補正したデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を算出するようにしている。即ち、予め３×３行列（Ａ_１１〜Ａ_３３）を１セットとする複数セットの彩度補正係数を準備し、この複数セットの彩度補正係数から前記輝度比に応じて適宜の彩度補正係数を選択する。そして、前記デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと前記選択した彩度補正係数とに基づいて、次式、

の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を求めるようにしている。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと４つの係数Ｋ_ＲＲ，Ｋ_ＲＢ，Ｋ_ＢＲ，Ｋ_ＢＢを１セットとする彩度補正係数とに基づいてクロマ信号Ｃ_Ｒ ，Ｃ_Ｂ を、次式、
Ｃ_Ｒ ＝Ｋ_ＲＲ（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_ＲＢ（Ｂ−Ｇ）
Ｃ_Ｂ ＝Ｋ_ＢＲ（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_ＢＢ（Ｂ−Ｇ）
から算出する際に、上記と同様にして輝度比の大きさによって彩度補正係数を可変にしている。
【００１３】
本発明の更に他の態様によれば、請求項２に記載の画像処理装置において、デジタル信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいて輝度信号Ｙを、次式、
Ｙ ＝｛（Ｒ／２＋Ｒ／８）＋（Ｇ＋Ｇ／８）＋Ｂ／４｝／２
によって算出し、
前記クロマ信号Ｃ_R ，Ｃ_B を算出するために４つの係数Ｋ_RR，Ｋ_RB，Ｋ_BR，Ｋ_BBを、それぞれ次式、
Ｋ_RR＝Ｎ_RR／２^N1， −Ｋ_RB＝Ｎ_RB／２^N2
−Ｋ_BR＝Ｎ_BR／２^N3， Ｋ_BB＝Ｎ_BB／２^N4
（但し、Ｎ_RR〜Ｎ_BB及びＮ１〜Ｎ４は整数）
で表現されたものを使用し、これによりＹＣＣ変換を行う回路の簡略化を図るようにしている。
【００１４】
【実施例】
以下添付図面に従って本発明に係る画像処理装置の好ましい実施例を詳説する。
図１は本発明が適用されるフイルムスキャナの一実施例を示す要部ブロック図である。このフイルムスキャナは、主として照明用の光源１０、撮影レンズ１２、ＣＣＤラインセンサ１４、アナログアンプ１６、Ａ／Ｄコンバータ１８、デジタル信号処理回路２０、モータ３１、キャプスタン３２及びピンチローラ３３を含むフイルム駆動装置、中央処理装置（ＣＰＵ）４０等を備えている。
【００１５】
光源１０は、フイルムカートリッジ５０内から引き出される現像済みのネガフイルム５２を図示しない赤外カットフィルタを介して照明し、フイルム５２を透過した透過光は、撮影レンズ１２を介してＣＣＤラインセンサ１４の受光面に結像される。
ＣＣＤラインセンサ１４は、フイルム搬送方向と直交する方向に１０２４画素分の受光部が配設されており、ＣＣＤラインセンサ１４の受光面に結像された画像光は、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタが設けられて各受光部で電荷蓄積され、光の強さに応じた量のＲ，Ｇ，Ｂの信号電荷に変換される。このようにして蓄積されたＲ，Ｇ，Ｂの電荷は、ＣＣＤ駆動回路１５から加えられる１ライン周期のリードゲートパルスが加えられると、シフトレジスタに転送されたのちレジスタ転送パルスによって順次電圧信号として出力される。また、このＣＣＤラインセンサ１４は、各受光部に隣接してシャッターゲート及びシャッタードレインが設けられており、このシャッターゲートをシャッターゲートパルスによって駆動することにより、受光部に蓄積された電荷をシャッタードレインに掃き出すことができる。即ち、このＣＣＤラインセンサ１４は、ＣＣＤ駆動回路１５から加えれるシャッターゲートパルスに応じて受光部に蓄積する電荷を制御することができる、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【００１６】
上記ＣＣＤラインセンサ１４から読み出されたＲ，Ｇ，Ｂ電圧信号は、図示しないＣＤＳクランプによってクランプされてアナログアンプ１６に加えられ、ここで後述するようにゲインが制御される。アナログアンプ１６から出力される１コマ分のＲ，Ｇ，Ｂ電圧信号はＡ／Ｄコンバータ１８によって点順次のＲ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号に変換されたのち、デジタル信号処理回路２０によって後述する白バランス、黒バランス、ネガポジ反転、ガンマ補正等が行われ、ＹＣＣ変換回路３５によって輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｂ に変換される。そして、輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｂ は、図示しない画像メモリに記憶される。
【００１７】
尚、画像メモリに記憶された１コマ分の輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｂ は、繰り返し読み出され、Ｄ／Ａコンバータによってアナログ信号に変換されたのち、エンコーダでＮＴＳＣ方式の複合映像信号に変換されてモニタＴＶに出力される。これにより、モニタＴＶよってフイルム画像を見ることができるようになる。
【００１８】
フイルム駆動装置は、フイルムカートリッジ５０のスプール５０Ａと係合し、そのスプール５０Ａを正転／逆転駆動するフイルム供給部と、このフイルム供給部から送出されるフイルム５２を巻き取るフイルム巻取部と、フイルム搬送路に配設され、フイルム５２をモータ３１によって駆動されるキャプスタン３２とピンチローラ３３とで挟持してフイルム３２を所望の速度で搬送する手段とから構成されている。尚、上記フイルム供給部は、フイルムカートリッジ５０のスプール５０Ａを図１上で時計回り方向に駆動し、フイルム先端がフイルム巻取部によって巻き取られるまでフイルムカートリッジ５０からフイルム５２を送り出すようにしている。また、ＣＰＵ４０は、モータ回転数／方向制御回路３４を通じてモータ３１の正転／逆転、起動／停止、パルス幅変調によるフイルム搬送速度の制御を行うことができる。
【００１９】
さて、フイルムカートリッジ５０がカートリッジ収納部（図示せず）にセットされ、フイルムカートリッジ５０からフイルム５２が送り出されてフイルム先端がフイルム巻取部の巻取軸に巻き付けられると（フイルムローディングが完了すると）、フイルム５２が一定速度で搬送される。これにより、フイルム画像のスキャンが行われ、ＣＣＤラインセンサ１４、アナログアンプ１６及びＡ／Ｄコンバータ１８を介して積算ブロック４１に点順次のＲ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号が取り込まれる。
【００２０】
積算ブロック４１は、Ｒ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号毎に所定の積算エリアのデジタル画像信号の階調（本実施例では、９ビット（０〜５１１）の階調）を積算し、その積算エリアの平均階調を求め、１画面に付き５０００〜１００００点数の積算エリアの各階調データを作成する。更に、積算ブロック４１は、順次作成される階調データに基づいて各階調毎の度数をカウントし、この度数が階調データの総点数に対して設定された閾値ＴＨ（本実施例では総点数の１％）を越えた場合にはカウントを停止する。即ち、積算ブロック４１は、図２に示すように０〜５１１までの全ての階調に対して最大閾値ＴＨまでカウントした簡易ヒストグラム（図２中の斜線で示すヒストグラム）を作成し、ＣＰＵ４０に出力する。尚、上記閾値ＴＨを越える度数をカウントしないことにより、カウンタのビット数を大幅に低減することができる。また、図２上で２点鎖線は、総点数をカウントした場合の本来のヒストグラムである。
【００２１】
ＣＰＵ４０は、図２に示した簡易ヒストグラムの階調の小さい方から度数を順次累算し、その累算度数が前記閾値ＴＨと一致又は最初に越えたときの階調を基準最小値としてＲ，Ｇ，Ｂ毎に求めるとともに、簡易ヒストグラムの階調の大きい方から度数を順次累算し、その累算度数が前記閾値ＴＨと一致又は最初に越えたときの階調を基準最大値としてＲ，Ｇ，Ｂ毎に求める。
【００２２】
次に、白バランス、黒バランス、ネガポジ反転、ガンマ補正等を行うデジタル信号処理回路２０について説明する。
先ず、白バランス及び黒バランスを合わせるために使用するオフセット値、ゲイン量の算出方法について説明する。
ＣＰＵ４０は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に求めた基準最大値に基づいてＲ，Ｇ，Ｂ毎のオフセット値を算出するとともに、基準最大値及び基準最小値に基づいてＲ，Ｇ，Ｂ毎のゲイン量を算出する。即ち、Ｒの基準最大値をＲ_{ｒｅｆ ｍａｘ} 、基準最小値をＲ_{ｒｅｆ ｍｉｎ} とすると、上記オフセット値及びゲイン量は、次式、
オフセット値＝５１１−Ｒ_{ｒｅｆ ｍａｘ} …（１）
ゲイン量＝５１１／（Ｒ_{ｒｅｆ ｍａｘ} −Ｒ_{ｒｅｆ ｍｉｎ} ） …（２）
により算出する。
【００２３】
尚、式（１）、（２）は、Ｒに関するものであるが、他の色チャンネルも同様にして算出する。また、ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号は９ビットとして表しており、５１１はその最大値である。
そして、スキャン時にＡ／Ｄコンバータ１８から出力されるオリジナルＲ_ｏｒｇ に対して、次式、
Ｒ１＝Ｒ_ｏｒｇ ＋オフセット値 …（３）
に示すようにＲのオフセット値を加算することによって黒点オフセットされたデジタル画像信号Ｒ１を得ることができる。Ｇ，Ｂのオリジナルについても同様の処理を行うことににより、Ｒ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号のピーク値（ポジ画像の黒）が一致させられる（図３（Ａ）参照）。
【００２４】
続いて、上記オフセットされたデジタル画像信号Ｒ１に対して、次式、
Ｒ２＝５１１−Ｒ１ …（４）
の演算を実行することにより、ネガポジ反転が行われる（図３（Ｂ）参照）。
次に、ネガポジ反転されたデジタル画像信号Ｒ２に対して、式（２）で求めたゲイン量を、次式に示すように乗算することにより、
Ｒ３＝Ｒ２×ゲイン量 …（５）
デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの他方のピーク値（ポジ画像の白）が一致させられる（図３（Ｃ）参照）。
【００２５】
最後に、ゲイン量が乗算されたデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂにそれぞれ異なるガンマ補正を行うことにより、グレーが合わせられる（図３（Ｄ）参照）。
次に、上記ガンマ補正について更に詳細に説明する。
先ず、図４に示すようにガンマ補正をする際の基準となるルックアップテーブル（以下、ベースＬＵＴという）を準備する。
【００２６】
このベースＬＵＴは、ネガフイルムがもっているガンマの曲線とブラウン管に出力される映像信号がもっているガンマ（一般的にはγ＝０．４５）の曲線との差分を示すガンマ補正値が各階調毎に記憶されている。尚、入出力特性を示す実際のルックアップテーブル（以下、実際のＬＵＴという）は、図４（Ａ）に示すように関数ｙ＝ｘからベースＬＵＴ（ガンマ補正値）を差し引いたものである。
【００２７】
また、ベースＬＵＴに対して、ガンマゲインを乗算することにより、ベースＬＵＴを変化させることができる（図４（Ｂ）参照）。これにより１つのベースＬＵＴから適宜のガンマゲインを乗算することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎にガンマ補正値が伸長又は圧縮されたＬＵＴを得ることができる。尚、図４（Ｃ）は、関数ｙ＝ｘからそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ毎にガンマ補正値が伸長又は圧縮されたＬＵＴを差し引くことにより得られるＲ，Ｇ，Ｂ毎の実際のＬＵＴである。
【００２８】
従って、前述した式（３）〜（５）によって白バランス及び黒バランスが合わされ、ネガポジ反転された点順次のデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対してガンマ補正を行う場合には、点順次のデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいて前記ベースＬＵＴから順次ガンマ補正値を読み出し、そのガンマ補正値にＲ，Ｇ，Ｂ毎のガンマゲインを乗算して適宜伸長又は圧縮したガンマ補正値を求め、点順次のＲ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号から色別に伸長又は圧縮したガンマ補正値を減算することにより点順次で各色別にガンマ補正を行うことができる。
【００２９】
図５は図１に示したデジタル信号処理回路２０の内部構成を含むブロック図である。このデジタル信号処理回路２０は上述したデジタル信号処理を行うもので、主として加算器２１、２２、２４、乗算器２３、２６、及びベースＬＵＴ２５から構成されている。加算器２１には、Ａ／Ｄコンバータ１８から点順次のＲ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号ＣＭＰＡＤ が入力している。尚、デジタル画像信号ＣＭＰＡＤ は、所定のクロックにしたがって時系列的にＲ，Ｇ，Ｂ，Ｇと流れている。
【００３０】
一方、ＣＰＵ４０は、式（１）及び（２）に示したようにＲ，Ｇ，Ｂ毎にオフセット値（Ｒ_{ｏｆｆｓｅｔ，} Ｇ_{ｏｆｆｓｅｔ}，Ｂ_{ｏｆｆｓｅｔ}）及びゲイン量（Ｒ_{ｗｂｇａｉｎ，} Ｇ_{ｗｂｇａｉｎ}，Ｂ_{ｗｂｇａｉｎ}）を算出して記憶するとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎にガンマゲイン（Ｒ_{ｇａｍｇａｉｎ，}Ｇ_{ｇａｍｇａｉｎ，}Ｂ_{ｇａｍｇａｉｎ} ）を記憶している。また、これらのオフセット値等は、各コマ毎に記憶されている。そして、アドレスデコーダ４２によってスキャンしようとするコマに対応するオフセット値等が選択され、図５中のＩＮＴＤＡＴＡ によってＲ，Ｇ，Ｂのオフセット値はレジスタ４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂに格納され、Ｒ，Ｇ，Ｂのゲイン量はレジスタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂに格納され、Ｒ，Ｇ，Ｂのガンマゲインはレジスタ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂに格納される。尚、これらのレジスタには、１コマ分のデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂが処理されるまで保持される。
【００３１】
レジスタ４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂに格納されたオフセット値（Ｒ_{ｏｆｆｓｅｔ，} Ｇ_{ｏｆｆｓｅｔ}，Ｂ_{ｏｆｆｓｅｔ}）はマルチプレクサ４６に加えられており、マルチプレクサ４６の他の入力には、前記所定のクロックを分周して作成されたタイミング信号ＩＮＴＣＯＬＳＬ０，１が加えられている。マルチプレクサ４６は、タイミング信号ＩＮＴＣＯＬＳＬ０，１によって３つのオフセット値からいずれか１つのオフセット値を選択し、この選択したオフセット値をデジタル信号処理回路２０の加算器２１の他の入力に出力する。
【００３２】
同様にして、マルチプレクサ４７は、レジスタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂから入力する３つのゲイン量（Ｒ_{ｗｂｇａｉｎ，} Ｇ_{ｗｂｇａｉｎ}，Ｂ_{ｗｂｇａｉｎ}）のうちの１つのゲイン量を選択し、この選択したゲイン量を乗算器２３に出力し、また、マルチプレクサ４８は、レジスタ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂから入力する３つのガンマゲイン（Ｒ_{ｇａｍｇａｉｎ，}Ｇ_{ｇａｍｇａｉｎ，}Ｂ_{ｇａｍｇａｉｎ} ）からいずれか１つのガンマゲインを選択し、この選択したガンマゲインを乗算器２６に出力する。
【００３３】
一方、加算器２１には前述したようにデジタル画像信号ＣＭＰＡＤ が入力しており、加算器２１はデジタル画像信号ＣＭＰＡＤ とオフセット値とを加算する。これにより、黒点オフセットされたデジタル画像信号が得られる（式（３）、図３（Ａ）参照）。
加算器２１から出力される黒点オフセットされたデジタル画像信号は、加算器２２の負入力に加えられ、加算器２２の正入力には白ピークレベルを示す値（５１１）が加えられており、加算器２２は５１１から黒点オフセットされたデジタル画像信号を減算する。これによりネガポジ反転されたデジタル画像信号が得られる（式（４）、図３（Ｂ）参照）。
【００３４】
続いて、ネガポジ反転されたデジタル画像信号は、乗算器２３に加えられる。乗算器２３の他の入力にはマルチプレクサ４７からゲイン量が加えられており、乗算器２３は２入力を乗算することにより、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂのポジ画像の白を合わせる（式（５）、図３（Ｃ）参照）。
次に、乗算器２３から出力されるデジタル画像信号は、加算器２４及びベースＬＵＴ２５に加えられる。ベースＬＵＴ２５は、図４（Ａ）に示したように入力信号の階調に応じたガンマ補正値を有しており、入力するデジタル画像信号の階調に応じたガンマ補正値を読み出し、このガンマ補正値を乗算器２６に出力する。乗算器２６の他の入力にはマルチプレクサ４８からガンマゲインが加えられており、乗算器２３は２入力を乗算することにより、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの色別のガンマ補正値を生成し、これを加算器２４の負入力に出力する。
【００３５】
加算器２４は入力するデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから各色別に伸長又は圧縮されたガンマ補正値を減算する。これによりガンマ補正された正規のＲ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号ＲＧＢＧ_ｇａｍ が得られる。
さて、図１のデジタル信号処理回路２０から出力されるガンマ補正されたデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、ＹＣＣ変換回路３５に加えられる。ＹＣＣ変換回路３５は、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを同時化するとともに、同時化したデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｂ に変換する。
【００３６】
ここで、例えば国際無線通信諮問委員会のＲｅｃ６０１−２のＹＣＣ変換式は、
Ｙ ＝０．２９９ Ｒ＋０．５８７ Ｇ＋０．１１４ Ｇ …（６）
Ｃ_Ｒ ＝０．７１３ （Ｒ−Ｙ） …（７）
Ｃ_Ｂ ＝０．５６４ （Ｂ−Ｙ） …（８）
を使用しているが、本発明では、回路構成の簡略化を図るために、ＹＣＣ変換回路３５は、同時化したデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいて輝度信号Ｙ及びクロマ信号Ｃ_Ｒ ，Ｃ_Ｂ を、次式、
Ｙ ＝｛（Ｒ／２＋Ｒ／８）＋（Ｇ＋Ｇ／８）＋Ｂ／４｝／２ …（９）
Ｃ_Ｒ ＝Ｋ_ＲＲ（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_ＲＢ（Ｂ−Ｇ） …（１０）
Ｃ_Ｂ ＝Ｋ_ＢＲ（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_ＢＢ（Ｂ−Ｇ） …（１１）
によって算出するようにしている。ここで、上式の４つの係数Ｋ_ＲＲ，Ｋ_ＲＢ，Ｋ_ＢＲ，Ｋ_ＢＢは、それぞれ次式、
Ｋ_ＲＲ＝Ｎ_ＲＲ／２^Ｎ１， −Ｋ_ＲＢ＝Ｎ_ＲＢ／２^Ｎ２
−Ｋ_ＢＲ＝Ｎ_ＢＲ／２^Ｎ３， Ｋ_ＢＢ＝Ｎ_ＢＢ／２^Ｎ４
（但し、Ｎ_ＲＲ〜Ｎ_ＢＢ及びＮ１〜Ｎ４は整数）
で近似表現されている。
【００３７】
上式からも明らかなように、輝度信号Ｙは、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂのビットシフトと加算によって求めることができ、また、クロマ信号Ｃ_Ｒ ，Ｃ_Ｂ の算出時における係数の乗算もビットシフトによって行うことができ、ＹＣＣ変換回路３５を簡単なハードウエアで構成することができる。
また、ＹＣＣ変換回路３５は、上記４つの係数Ｋ_ＲＲ，Ｋ_ＲＢ，Ｋ_ＢＲ，Ｋ_ＢＢを１セットとして予め複数セットの彩度補正係数を有しており、ＣＰＵ４０は彩度を適正レベルに制御するために適正な彩度補正係数を選択する。そして、ＹＣＣ変換回路３５は、ＣＰＵ４０によって選択された彩度補正係数を使用してＹＣＣ変換を行う。
【００３８】
即ち、フイルム画像の基準最小値と基準最大値の輝度比が大きい場合には、撮影されたネガ上の濃度レンジが広く、デジタル信号処理回路２０から出力されるＲ，Ｇ，Ｂデジタル画像信号は、輝度比に対し相対的に小さいトータルガンマが使用され彩度が低下しており、逆に、輝度比が小さい場合には、デジタル信号処理回路２０から出力されるデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、輝度比に対し相対的に大きいトータルガンマが使用され彩度が強調されている。そこで、ＣＰＵ４０は基準最小値と基準最大値の輝度比を検出し、その輝度比が大きい場合には、彩度を強調する彩度補正係数を選択するための指令をＹＣＣ変換回路３５に出力し、輝度比が小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択するための指令をＹＣＣ変換回路３５に出力する。
【００３９】
尚、上記実施例では、輝度比によって適正な彩度補正係数を選択するようにしているが、これに限らず、絵柄を解析して適正な彩度補正係数を選択するようにしてもよい。即ち、彩度の高い色が多い絵柄の場合には、彩度を低減する彩度補正係数を選択し、彩度の低い色が多い絵柄の場合には、彩度を強調する彩度補正係数を選択する。ここで、彩度の解析方法としては、例えば、（Ｒ−Ｇ），（Ｂ−Ｇ）信号の分布を解析し、（Ｒ−Ｇ），（Ｂ−Ｇ）信号の分布幅が小さい場合には彩度が低く、（Ｒ−Ｇ），（Ｂ−Ｇ）信号の分布幅が大きい場合には彩度が高いと判断する。
【００４０】
また、上記実施例では、ＹＣＣ変換時に彩度補正を行うようにしているが、これに限らず、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから直接的に彩度補正したデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を得るようにしてもよい。
次に、デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから彩度補正したデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を算出するカラーマトリックスの導出について説明する。
【００４１】
デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを前述した式（９）、（１０）、（１１）によってＹＣＣ変換された輝度信号Ｙ及びクロマ信号Ｃ_Ｒ ，Ｃ_Ｂ を、ＹＣＣデコーダで式（６）、（７）、（８）の関係を使ってデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′に変換すると、デジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′は、次式、
Ｒ′＝Ｃ_Ｒ ／０．７１３ ＋Ｙ …（１２）
Ｂ′＝Ｃ_Ｂ ／０．５６４ ＋Ｙ …（１３）
Ｇ′＝（Ｙ−０．２９９ Ｒ′−０．１１４ Ｂ′）／０．５８７ …（１４）
で表すことができる。
【００４２】
式（１４）に式（１２）、式（１３）を代入すると、
Ｇ′＝（０．５８７ Ｙ−０．２９９ Ｃ_Ｒ ／０．７１３ −０．１１４ Ｃ_Ｂ ／０．５６４ ）／０．５８７ …（１５）
となり、更に、式（１２）、（１３）、（１５）に前述した式（９）、（１０）、（１１）を代入すると、以下に示すようにデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと、デジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′との入出力関係を示す関係式が得られる。
【００４３】
Ｒ′＝Ｒ（Ｋ_ＲＲ／０．７１３ ＋５／１６）＋Ｇ（９／１６−Ｋ_ＲＲ／０．７１３ −Ｋ_ＲＢ／０．７１ ３ ）＋Ｂ（２／１６＋Ｋ_ＲＢ／０．７１３ ） …（１６）
Ｂ′＝Ｒ（Ｋ_ＢＲ／０．５６４ ＋５／１６）＋Ｇ（９／１６−Ｋ_ＢＲ／０．５６４ −Ｋ_ＢＢ／０．５６ ４ ）＋Ｂ（２／１６＋Ｋ_ＢＢ／０．５６４ ） …（１７）
Ｇ′＝Ｒ｛５／１６−０．２９９ Ｋ_ＲＲ／（０．７１３ ×０．５８７ ）−０．１１４ Ｋ_ＢＲ／（０．５６４ ×０．５８７ ）｝＋Ｇ｛９／１６−０．２９９ （Ｋ_ＲＲ＋Ｋ_ＲＢ）／（０．７１３ ×０．５８７ ）＋０．１１４（Ｋ_ＢＲ＋Ｋ_ＢＢ）／（０．５６４ ×０．５８７ ）｝＋Ｂ｛２／１６−０．２９９ Ｋ_ＲＢ／（０．７１３ ×０．５８７ ）−０．１１４ Ｋ_ＢＢ／（０．５６４ ×０．５８７ ）｝ …（１８）
上式（１６）、（１７）、（１８）は、行列式、

で表現できる。この式（１９）における３×３行列（Ａ_１１〜Ａ_３３）の係数（彩度補正係数）は、式（１６）、（１７）、（１８）により求めることができる。
【００４４】
式（１９）は、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂを出力信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′に変換する式になっており、上記３×３行列の彩度補正係数を変更することによって彩度補正することができる。３×３行列の彩度補正係数は９個あるが、これらは４つの係数Ｋ_ＲＲ，Ｋ_ＲＢ，Ｋ_ＢＲ，Ｋ_ＢＢによって可変することができる。
さて、式（１９）において、Ｒ＝Ｇ＝Ｂ（即ち、入力がグレー）の場合には、Ｒ′＝Ｇ′＝Ｂ′（出力もグレー）となり、グレー条件が保存されることが分かる。これは、式（９）、（１０）、（１１）において、Ｒ＝Ｇ＝Ｂのとき、Ｃ_Ｒ ＝Ｃ_Ｂ ＝０となることからも明らかである。
【００４５】
次に、彩度補正係数の具体例について説明する。
行列式で表される彩度補正係数によって彩度が強調されるか低減されるかは、行列式の対角項の大きさで決まる。ここで、対角項を０．７ 〜１．３ まで０．１ 刻みで変更したとのＮ_ＲＲ，Ｎ_ＲＢ，Ｎ_ＢＲ，Ｎ_ＢＢの値（２^Ｎ ＝１２８ の場合）と、そのときの３×３行列の彩度補正係数の一例を次表に示す。

そして、上記と同様にして輝度比が大きい場合には、輝度比に対して相対的に小さいトータルガンマが使用されるため、彩度を強調するために少し大きめの対角項をもった彩度補正係数を選択し、一方、輝度比が小さい場合には、輝度比に対して相対的に大きいトータルガンマが使用されるため、彩度を低減するために少し小さめの対角項をもった彩度補正係数を選択する。
【００４６】
また、上記と同様にして絵柄を解析し、適正な対角項をもった彩度補正係数を選択するようにしてもよい。即ち、彩度の高い色が多い絵柄の場合には、対角項の小さい彩度補正係数を選択して彩度を低減し、一方、彩度の低い色が多い絵柄の場合には、対角項の大きい彩度補正係数を選択して彩度を強調する。
更に、上記実施例では、彩度補正係数の対角項のみについて説明したが、肌色・緑等の記憶色を好ましく仕上げるために非対角項の係数を最適に選択することにより所望の色再現を実現することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る画像処理装置によれば、カラー画像の最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように階調変換する画像処理系において、最大輝度と最小輝度との輝度比に応じた適正な彩度補正係数を選択して彩度補正を実施するようにしたため、カラー画像の濃度レンジの相違による彩度変動を少なくすることができ、安定した良好な色再現を実現することができる。また、本発明によれば、ＹＣＣ変換における乗算をビットシフトで置換できるようにＹＣＣ変換係数を好適な数値で表現したため、回路構成の簡略化を図ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明が適用されるフイルムスキャナの一実施例を示す要部ブロック図である。
【図２】図２は基準最大値及び基準最小値の求め方を説明するために用いたヒストグラムである。
【図３】図３（Ａ）乃至（Ｄ）はそれぞれ図１のデジタル信号処理回路の各部における処理内容を示すグラフである。
【図４】図４（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれガンマ補正方法を説明するために用いたグラフである。
【図５】図５は図１のデジタル信号処理回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…光源
１２…撮影レンズ
１４…ＣＣＤラインセンサ
１５…ＣＣＤ駆動回路
１８…Ａ／Ｄコンバータ
２０…デジタル信号処理回路
２１、２２、２４…加算器
２３、２６…乗算器
２５…ベースＬＵＴ
３１…モータ
４０…中央処理装置（ＣＰＵ）
４１…積算ブロック
４２…アドレスデコーダ
４３Ｒ〜４５Ｂ…レジスタ
４６、４７、４８…マルチプレクサ
５０…フイルムカートリッジ
５２…ネガフイルム

Claims (3)

1. カラー画像を撮影して得た画像信号から最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを得る画像処理手段と、
   予め３×３行列（Ａ₁₁〜Ａ₃₃）を１セットとする複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、
   前記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小輝度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補正係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択する選択手段と、
   前記デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと前記選択した彩度補正係数とに基づいて、次式、
   │Ｒ′│ │Ａ₁₁ Ａ₁₂ Ａ₁₃││Ｒ│
   │Ｇ′│＝│Ａ₂₁ Ａ₂₂ Ａ₂₃││Ｇ│
   │Ｂ′│ │Ａ₃₁ Ａ₃₂ Ａ₃₃││Ｂ│
   の演算を実行して彩度補正したデジタル画像信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を算出する演算手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. カラー画像を撮影して得た画像信号から最大輝度及び最小輝度を求め、該最大輝度及び最小輝度がそれぞれ所定の階調となるように前記画像信号を補正した後、ガンマ補正して赤、緑、青を示すデジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを得る画像処理手段と、
   予め４つの係数Ｋ_RR，Ｋ_RB，Ｋ_BR，Ｋ_BBを１セットとする複数セットの彩度補正係数を記憶する記憶手段と、
   前記複数セットの彩度補正係数から前記最大輝度と最小輝度との輝度比が大きい場合には彩度を強調する彩度補正係数を選択し、輝度比が小さい場合には彩度を低減する彩度補正係数を選択する選択手段と、
   前記デジタル画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと前記選択した彩度補正係数とに基づいてクロマ信号Ｃ_R ，Ｃ_B を、次式、
   Ｃ_R ＝Ｋ_RR（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_RB（Ｂ−Ｇ）
   Ｃ_B ＝Ｋ_BR（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ_BB（Ｂ−Ｇ）
   から算出する演算手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
3. 前記演算手段は、前記デジタル信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいて輝度信号Ｙを、次式、
   Ｙ ＝｛（Ｒ／２＋Ｒ／８）＋（Ｇ＋Ｇ／８）＋Ｂ／４｝／２
   によって算出し、
   前記クロマ信号Ｃ_R ，Ｃ_B を算出するために４つの係数Ｋ_RR，Ｋ_RB，Ｋ_BR，Ｋ_BBを、それぞれ次式、
   Ｋ_RR＝Ｎ_RR／２^N1， −Ｋ_RB＝Ｎ_RB／２^N2
   −Ｋ_BR＝Ｎ_BR／２^N3， Ｋ_BB＝Ｎ_BB／２^N4
   （但し、Ｎ_RR〜Ｎ_BB及びＮ１〜Ｎ４は整数）
   で表現されたものを使用することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。

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