JP3896424B2 - フイルムスキャナの画像信号処理方法及びガンマ補正方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はフイルムスキャナの画像信号処理方法及びガンマ補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、フイルムの画像をCCDラインセンサを用いて取り込むようにしたフイルムスキャナが提案されている(特許文献1)。
【0003】
この種のフイルムスキャナでネガ画像をポジ画像に変換する際には、ネガ画像のばらつきが問題となり、特許文献2に記載の信号処理回路では、アナログ処理で対応している。即ち、3種類の色信号のそれぞれの最大レベル、最小レベルを検出し、3種類の色信号の最大レベル及び最小レベルが相互に等しくなるように、2種類の色信号に対してそれぞれ設けられた可変ゲイン増幅回路及びレベル調整回路(クランプ回路)を調整することにより、白バランス及び黒バランスを合わせるようにしている。
【0004】
また、特許文献2に記載の信号処理回路では、3種類の色信号の階調特性を揃えるガンマ補正回路が各色信号別に設けられている。しかし、撮影時の露光がアンダーもしくはオーバーなネガ画像は、階調特性が異なり、ガンマ特性も異なる。そこで、特許文献3に記載の信号処理回路では、シーンによるガンマ特性の違いを補償するために可変ガンマを用いた画像信号処理を行っている。この信号処理は、アナログ処理で、ニー特性をもつガンマ補正回路の前段及び後段にそれそれ可変ゲイン増幅回路を設け、これらの可変ゲイン増幅回路のゲインを調整することによりガンマを変えるようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭63−39267号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平4−107082号公報
【0007】
【特許文献3】
特開平4−107083号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のR,G,B信号の白バランス及び黒バランスを合わせる回路は、R,G,Bの信号処理系に設けられ、ネガポジ反転回路及びガンマ補正回路は、R,G,Bの各信号処理系に設けられており、処理回路が多く複雑であるという問題がある。
【0009】
また、露出オーバーのネガとアンダーのネガとでは、被写体輝度に対する階調特性が異なるが、特許文献3に記載のガンマ補正では、被写体輝度に応じてガンマを変えていないため、中間調に色つきの問題が生じる。
【0010】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成のデジタル処理回路によって色再現、階調特性に優れた画像処理を実現することができるフイルムスキャナの画像信号処理方法及びガンマ補正方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、現像済みスチル写真フイルムを一定の速度で搬送するとともに該フイルムの画像をラインセンサによって読み取り、該ラインセンサの出力電圧をA/Dコンバータで点順次のR,G,Bデジタル信号に変換したのち、該R,G,Bデジタル信号をデジタル処理するフイルムスキャナの画像信号処理方法において、信号レベルに対応したガンマ補正値であって、関数y=xと実際のガンマ特性を示す関数との差分値に対応するガンマ補正値が予め記憶されているルックアップテーブルを設けるとともに、前記ガンマ補正値と乗算することにより該ガンマ補正値を伸長又は圧縮するためのガンマゲインを、前記フイルム画像の明るさに基づいて各色別に設定し、
(a)前記フイルムの任意のフイルム画像のスキャン時に該フイルム画像の基準となる最大値及び最小値を示す基準最大値及び基準最小値をR,G,Bデジタル信号別にそれぞれ検出するとともに、これらの基準最大値及び基準最小値に基づいてR,G,B毎のオフセット値及びゲイン量を算出する工程と、
(b)前記任意のフイルム画像の再スキャン時に前記A/Dコンバータから出力される点順次のR,G,Bデジタル信号に対して前記算出したR,G,B毎のオフセット値を加算する工程と、
(c)前記オフセット値が加算された点順次のR,G,Bデジタル信号に対して前記算出したR,G,B毎のゲイン量を乗算する工程と、
(d)前記ゲイン量が乗算された点順次のR,G,Bデジタル信号に基づいて前記ルックアップテーブルから順次ガンマ補正値を読み出すとともに、その読み出されたガンマ補正値がいずれの色のデジタル信号に対応するかに応じて前記各色別のガンマゲインから対応するガンマゲインを選択する工程と、
(e)前記読み出されたガンマ補正値と前記選択されたガンマゲインとを乗算し、前記ゲイン量が乗算された点順次のR,G,Bデジタル信号から前記乗算によって伸長又は圧縮したガンマ補正値を減算する工程と、
を実行することにより点順次で白バランス及び黒バランスを合わせるとともに、点順次で各色別にガンマ補正するようにしたことを特徴としている。
【0012】
また、前記工程(b)と(c)との間に、白ピークレベルを示す所定値から前記オフセット値が加算された点順次のR,G,Bデジタル信号を減算することによりネガポジ反転する工程を設けたことを特徴としている。
【0014】
更にまた、前記フイルム画像の明るさに基づいて前記各色別のガンマゲインを決定することを特徴としている。
【0015】
本発明によれば、現像済みスチル写真フイルムを一定の速度で搬送するとともに該フイルムの画像をラインセンサによって読み取り、該ラインセンサの出力電圧をA/Dコンバータで点順次のR,G,Bデジタル信号に変換したのち、該R,G,Bデジタル信号をデジタル処理するフイルムスキャナの画像信号処理方法において、任意のフイルム画像のスキャン時にR,G,Bデジタル信号別にそれぞれ基準最大値及び基準最小値を検出するとともに、これらの基準最大値及び基準最小値に基づいてR,G,B毎のオフセット値及びゲイン量を予め算出しておき、前記任意のフイルム画像の再スキャン時に前記A/Dコンバータから出力される点順次のR,G,Bデジタル信号に対して前記算出したR,G,B毎のオフセット値を加算する。その後、オフセットされた点順次のR,G,Bデジタル信号に対して前記算出したR,G,B毎のゲイン量を乗算することにより白バランス及び黒バランスを合わせるようにしている。
【0016】
また、白ピークレベルを示す所定値から前記オフセットされた点順次のR,G,Bデジタル信号を減算することによりネガポジ反転するようにしている。更に、信号レベルに対応したガンマ補正値であって、関数y=xと実際のガンマ特性を示す関数との差分値に対応するガンマ補正値が予め記憶されているルックアップテーブルを設けるとともに、前記ガンマ補正値と乗算することにより該ガンマ補正値を伸長又は圧縮するためのガンマゲインを各色別に設定し、順次入力するR,G,Bデジタル信号に基づいて前記ルックアップテーブルから順次ガンマ補正値を読み出すとともに、その読み出されたガンマ補正値がいずれの色のデジタル信号に対応するかに応じて前記各色別のガンマゲインから対応するガンマゲインを選択し、前記読み出されたガンマ補正値と前記選択されたガンマゲインとを乗算し、前記順次入力するR,G,Bデジタル信号から前記乗算によって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するようにしている。更にまた、前記フイルム画像の明るさに基づいて各色別のガンマゲインを決定するようにし、アンダーネガやオーバーネガにかかわらず、中間調において良好なグレーバランスがとれるようにしている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るフイルムスキャナの画像信号処理方法及びガンマ補正方法の好ましい実施例を詳説する。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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から加えら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。
【0021】
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たのち、図示しない画像メモリに記憶される。
【0022】
尚、画像メモリに記憶された1コマ分のR,G,Bデジタル信号は、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によってフイルム画像を見ることができるようになる。
【0023】
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52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。
【0024】
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。そして、例えば9.25mm/秒の速度を標準のフイルム画像を取り込む時の搬送速度とすると、標準速度の1/2倍速(4.625mm/秒)の低速から16倍速(148.0mm/秒)の高速まで速度制御することができるようになっている。尚、1コマのフイルム搬送方向と同方向の画素数は、CCD駆動回路15のリードゲートパルス等の周期を変更しない場合にはフイルム搬送速度に応じて変化し、例えば、1/2倍、1倍、8倍、16倍の各速度における画素数は、1792画素、896画素、112画素、56画素である。
【0025】
次に、このフイルムスキャナの露出制御方法について説明する。
【0026】
先ず、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のプリスキャンを実行する。即ち、フイルム52を16倍速の高速で順方向(図4上で右方向)に搬送し、続いて16倍速の高速で逆方向に巻き戻す。上記プリスキャン時には、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デジタル信号が取り込まれる。
【0027】
ここで、フイルム搬送速度は16倍速であるため、1コマのフイルム搬送方向の画素数は、56画素となっている。また、CCDラインセンサ14は、前述したようにフイルム搬送方向と直交する方向に1024画素分の受光部を有しているが、1/32に間引くことにより1コマのフイルム搬送方向と直交する方向の画素数は、32画素となっている。図2(A)は1コマのフイルム画像における上記積算ブロック41での積算エリアを示している。即ち、1コマ(56×32画素)は8×8の積算エリアに分割されており、積算ブロック41は各積算エリア別にデジタル信号を積算し、その積算値をCPU40に出力する。尚、1つの積算エリアは、7×4画素からなっている。
【0028】
CPU40は、積算ブロック41から入力する積算値に基づいて、図2(B)に示すように6つの領域毎の平均輝度値を求める。そして、露出制御のための測光値は、中心の領域1の平均輝度値と、この輝度値に近い周辺領域の輝度値を加算平均して算出する。尚、中心の領域1の平均輝度値は、その周辺領域の輝度値に比べて大きな重み付けがされている。
【0029】
CPU40は上記のようにして各コマの明るさを示す測光値をそれぞれ算出し、これらの測光値をCPU内蔵のランダム・アクセス・メモリ(RAM)40Aに記憶する。そして、各コマの測光値は、各コマを本スキャンする際の露出制御時に使用される。
【0030】
さて、このフイルムスキャナにおける露出制御は、以下の3つの手段によって行われる。
【0031】
CCDラインセンサ14は、前述したように電子シャッター機能を有しており、CPU40からCCD駆動回路15を介してシャッター量が制御され、これによって露出時間が制御される。尚、本実施例では電子シャッターのシャッター量可変範囲は、20%〜100%までとなっている。
【0032】
また、CPU40は、本スキャン時に、モータ回転数/方向制御回路34及びモータ31を通じてフイルム52が1倍速から1/2倍速までの範囲の任意の速度で搬送されるように制御することができるようになっている。一方、モータ31の軸には、スリット付きの円盤35が取り付けられており、この円盤35のスリットを検出するフォトディテクタ36は、モータの回転速度を示すパルス信号をタイミングジェネレータ37に出力する。そして、タイミングジェネレータ37は、本スキャン時には上記入力するパルス信号によってモータ31の回転に同期したパルス信号を発生する。タイミングジェネレータ37から発生されるパルス信号は、CCD駆動回路15、A/Dコンバータ18、デジタル信号処理回路20等に加えられ、これにより各回路は駆動速度が制御されるとともに同期がとられている。
【0033】
即ち、フイルム搬送速度を変更することにより、CCD駆動回路15からCCDラインセンサ14に出力されるリードゲートパルス、シャッターゲートパルス、レジスタ転送パルスの周期も自動的に変更される。尚、1倍速の本スキャン時には、1コマのフイルム搬送方向と同方向の画素数は896画素となるが、フイルム搬送速度を変更してもCCD駆動回路15のリードゲートパルス等の周期も自動的に変更されるため、画素数の変動はない。
【0034】
このようにフイルム搬送速度を1倍速から1/2倍速に変更することにより、露出時間を100%から200%の範囲で変更することができる。尚、タイミングジェネレータ37の制御方法としては、上記実施例に限らず、図5に示すようにタイミングジェネレータ37の元クロック周波数をモータ回転数に合わせて位相同期ループ(PLL)38で可変としてもよい。
【0035】
更に、CCDラインセンサ14の後段に設けられているアナログアンプ16は、CPU40からのゲイン制御信号によってゲインが制御されるが、本実施例ではアンプゲインの可変範囲は6dBから18dB(2〜8倍)となっている。このアナログアンプ16の最低ゲインは、次式、
で決定される。尚、以後、min(CCD定格出力電圧,アナログアンプ定格入力電圧)をCCD適正出力電圧と呼ぶ。CCD出力がCCD適正出力電圧なら、アンプゲインを最低ゲインに設定すれば、A/Dコンバータ18への入力電圧は適正(定格入力電圧)となり、SNも最良となる。
【0036】
次に、本スキャンしようとするコマの測光値に基づいてCCDラインセンサ14の電子シャッター、フイルム搬送速度及びアンプゲインを総合的に制御する場合について説明する。
【0037】
図3は電子シャッター、フイルム搬送速度及びアンプゲインを総合的に制御する場合の一実施例を示すグラフであり、ネガ露光量(測光値)に対する各パラメータの設定値の変化、及びCCDラインセンサのMAX出力電圧の関係を示している。同図に示すように、アンダーのネガは透過率が高いため、ネガ搬送速度は1倍速、アナログアンプのゲインは最低ゲイン(6dB)とし、電子シャッターによる制御のみでCCD出力電圧がCCD適正出力電圧になるように調節する。そして、ネガがオーバーになる(ネガ透過率が低下する)にしたがって電子シャッターの開放率を増大していき、透過率の低下に対応させる。
【0038】
電子シャッターの開放率が100%になると、その後はネガの搬送速度によりCCDラインセンサ14の受光量(露出時間)を調節する。即ち、電子シャッターの開放率を100%に固定し、アンプゲインを最低ゲインとし、ネガがオーバーになるにしたがって搬送速度を低下させる。
【0039】
搬送速度による調節範囲が限界(1/2倍速)となり、更にネガがオーバーになると、電子シャッターの開放率を100%、搬送速度を最低速(1/2倍速)に固定し、アナログアンプゲインのみを調節することにより、A/Dコンバータ18の入力電圧が適正(定格入力電圧)になるようにする。
【0040】
尚、図3中、ネガ露光量の大きさに対応して区分した領域▲1▼、▲2▼、▲3▼のうち、領域▲1▼は電子シャッターのみによる調節領域であり、領域▲2▼は搬送速度のみによる調節領域であり、領域▲3▼はアナログアンプゲインのみによる調節領域を示す。同図に示すように領域▲1▼〜▲2▼においては、CCDラインセンサのMAX出力電圧がCCD適正出力電圧(一定)となっているため、最良のSNが得られる。領域▲3▼においては、CCDラインセンサのMAX出力電圧がCCD適正出力電圧に満たない分をアナログアンプのアンプゲインで補うようにしているため、ネガがオーバーになるにしたがってSNは低下する。但し、A/Dコンバータの定格入力レンジは最大に使用しているので、A/D変換時の分解能は低下しない。
【0041】
図4は電子シャッター、フイルム搬送速度及びアンプゲインを総合的に制御する場合の他の一実施例を示すグラフである。この実施例では、ネガの搬送速度を連続可変とせず、1倍速と1/2倍速の2段切り換えとしている。尚、領域▲1▼及び▲3▼における調節は、図3に示した実施例と同様なため、領域▲2▼における調節について説明する。
【0042】
電子シャッターの開放率が100%になり、領域▲2▼の制御に移行すると、直ちにネガ搬送速度を1/2倍速に低下させるとともに、一旦100%に達した電子シャッターの開放率を50%にする。そして、ネガ搬送速度を1/2倍速に固定した状態で、電子シャッターによる制御でCCD出力電圧がCCD適正出力電圧になるように調節する。そして、ネガがオーバーになり、再び電子シャッターの開放率が100になると、その後は領域▲3▼のアナログアンプゲインによる調節を行う。
【0043】
また、上記のようにネガ搬送速度を2段切り換えとすることにより、タイミングジェネレータ37の構成を簡略化することができる。即ち、モータ31の回転に同期させたり、PLLを使用したりせずに、元クロック周波数をそのまま使用するか又は1/2分周することにより、ネガ搬送速度の切り換えに応じたタイミング信号を発生させることができる。しかし、領域▲2▼に画像を読み取る場合、図3の場合と比較してスキャン速度が遅くなるという欠点がある。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
CPU40は、プリスキャン時に積算ブロック41を通して得られる各積算エリア別の積算値(図示せず)を入力しているが、これらの積算値のうちからR,G,B毎にそれぞれ最大値及び最小値を検出し、これらの最大値及び最小値を基準最大値及び基準最小値とする。そして、オフセット値及びゲイン量は、これらの基準最大値及び基準最小値に基づいて、次式、
オフセット値=1023−Rmax …(1)
ゲイン量=1023/(Rmax−Rmin) …(2)
により算出する。
【0047】
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デジタル信号は10ビットとして表しており、1023はその最大値である。
【0048】
そして、本スキャン時にA/Dコンバータ18から出力されるオリジナルRorg に対して、次式、
R1=Rorg +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信号R1を得る。G,Bのオリジナルについても同様の処理を行うことにより、R,G,Bデジタル信号のピーク値(ポジ画像の黒)を合わせる(図6(A)参照)。
【0049】
続いて、上記オフセットされたデジタル信号R1に対して、次式、
R2=1023−R1 …(4)
の演算を実行することにより、ネガポジ反転を行う(図6(B)参照)。
【0050】
次に、ネガポジ反転されたデジタル信号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)
R,G,Bデジタル信号の他方のピーク値(ポジ画像の白)を合わせる(図6(C)参照)。
【0051】
最後に、ゲイン量が乗算されたR,G,Bデジタル信号にそれぞれ異なるガンマ補正をかけることにより、グレーを合わせる(図6(D)参照)。
【0052】
次に、上記ガンマ補正について更に詳細に説明する。
【0053】
先ず、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。
【0054】
このベースLUTは、図7(A)に示すように関数y=xから適当なガンマ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)を差し引いた差分値(ガンマ補正値)をもっている。このベース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7(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、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、R,G,B毎の実際のLUTを得ることができる(図7(C)参照)。
【0055】
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R,G,Bデジタル信号に対してガンマ補正を行う場合には、点順次のR,G,Bデジタル信号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。
【0056】
図8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デジタル信号CMPAD が入力している。尚、デジタル信号CMPAD は、図9(A)に示すようにクロックCHCLK (図9(B))にしたがって時系列的にR,G,B,Gと流れている。
【0057】
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(Roffset, Goffset,Boffset)及びゲイン量(Rwbgain, Gwbgain,Bwbgain)を算出して記憶するとともに、R,G,B毎にガンマゲイン(Rgamgain,Ggamgain,Bgamgain )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、アドレスデーコダ42によって本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8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R,G,Bデジタル信号が処理されるまで保持される。
【0058】
レジスタ43R,43G,43Bに格納されたオフセット値(Roffset, Goffset,Boffset)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の他の入力にはクロックCHCLK (図9(B))を分周して作成されたタイミング信号INTCOLSL0,1(図9(C),(D))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(図9(E))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。
【0059】
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(Rwbgain, Gwbgain,Bwbgain)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(図9(F))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(Rgamgain,Ggamgain,Bgamgain )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(図9(G))を乗算器26に出力する。
【0060】
一方、加算器21には前述したようにデジタル信号CMPAD (図9(A))が入力しており、加算器21はデジタル信号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信号が得られる(式(3)、図6(A)参照)。
【0061】
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(1023)が加えられており、加算器22は1023から黒点オフセットされたデジタル信号を減算する。これによりネガポジ反転されたデジタル信号が得られる(式(4)、図6(B)参照)。
【0062】
続いて、ネガポジ反転されたデジタル信号は、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、R,G,Bデジタル信号のポジ画像の白を合わせる(式(5)、図6(C)参照)。
【0063】
次に、乗算器23から出力されるデジタル信号は、加算器24及びベースLUT25に加えられる。ベースLUT25は、図7(A)に示したように入力レベルに応じたガンマ補正値を有しており、入力するデジタル信号に基づいてそのデジタル信号の大きさ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、R,G,Bデジタル信号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。尚、ベースLUT25は、圧縮した形のガンマ補正値を有しており、そのガンマ補正値は、各色別のガンマゲインによって適宜伸長される。
【0064】
加算器24は入力するR,G,Bデジタル信号から各色別に伸長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デジタル信号RGBGgam (図9(H))が得られる。
【0065】
図10は被写体輝度に対するCCD出力の関係を示すグラフである。通常のシーンでは、図10(A)に示すように被写体輝度の最大領域と最小領域とに無色のグレー、即ち、白と黒とが存在する。しかし、実際にはこのようなシーンが全てではなく、例えば、図10(B)に示すように被写体輝度の最大領域において、被写体のR成分がなく、G,Bと比べると、RのみCCD出力が大きな値となる場合がある。
【0066】
上記実施例では、CPU40は、積算ブロックにより算出される積算値からR,G,B毎にそれぞれ基準最大値及び基準最小値を検出し、その検出値をそのまま使用してオフセット値及びゲイン量を算出するようにしたが、これに限らず、基準最大値と基準最小値の差分、即ち、Rmax−Rmin,Gmax−Gmin,Bmax−Bminを計算し、これらが相互に近い値になるように基準最大値及び基準最小値を再設定し、その再設定された最大値及び最小値を使用して、式(1)、(2)にしたがってオフセット値及びゲイン量を算出するようにしてもよい。これによれば、図10(B)に示すようなシーンも良好に色再現することができる。
【0067】
また、露光の異なるネガは、図11(A)に示すように被写体輝度に対する階調特性が異なり、従って、図11(B)に示すようにガンマ特性も異なる。従って、図11(C)に示すようにネガの露光量に応じてベースLUTを変化させる必要がある。
【0068】
そこで、露出制御のために検出した測光値を利用し、前述した色別のガンマゲイン(Rgamgain,Ggamgain,Bgamgain )を更に測光値に応じて変化させるようにすれば、ネガの露光量に応じたガンマ補正を行うことができる。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るフイルムスキャナの画像処理方法によれば、時系列的に色点順次でデジタル処理するようにしたため、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の構成が簡略化され、コストダウンを図ることができ、またベースLUTにガンマゲインを乗算することにより種々のガンマ補正値を発生させるようにしたため、1つのベースLUTで済み、メモリ量も少なくて済むという利点がある。また、ネガ露光量に応じてガンマ補正を行うようにしたため、中間調の色づきもなく、良好な色再現が実現できる。
【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(A)は図1に示した積算ブロックで積算される各積算エリアを示し、同図(B)は測光値を算出するための各領域を示す図である。
【図3】図3は電子シャッター、フイルム搬送速度及びアンプゲインを総合的に制御する場合の一実施例を示すグラフである。
【図4】図4はは電子シャッター、フイルム搬送速度及びアンプゲインを総合的に制御する場合の他の実施例を示すグラフである。
【図5】図5は図1に示すタイミングジェネレータの他の制御方法を示す要部ブロック図である。
【図6】図6(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7】図7(A)乃至(C)はそれぞれ本発明による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8】図8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。
【図9】図9(A)乃至(H)はそれぞれ図8における各部の信号のタイミングチャートである。
【図10】図10は被写体輝度に対するCCD出力の関係を示すグラフである。
【図11】図11(A)乃至(C)はそれぞれ露光の異なるネガの被写体輝度に対する階調特性、ガンマ特性及びベースLUTを示すグラフである。
【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、16…アナログアンプ、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、32…キャプスタン、33…ピンチローラ、34…モータ回転数/方向制御回路、35…円盤、36…フォトディテクタ、37…タイミングジェネレータ、40…中央処理装置(CPU)、41…積算ブロック、42…アドレスデーコダ、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 (4)
- 現像済みスチル写真フイルムを一定の速度で搬送するとともに該フイルムの画像をラインセンサによって読み取り、該ラインセンサの出力電圧をA/Dコンバータで点順次のR,G,Bデジタル信号に変換したのち、該R,G,Bデジタル信号をデジタル処理するフイルムスキャナの画像信号処理方法において、
信号レベルに対応したガンマ補正値であって、関数y=xと実際のガンマ特性を示す関数との差分値に対応するガンマ補正値が予め記憶されているルックアップテーブルを設けるとともに、前記ガンマ補正値と乗算することにより該ガンマ補正値を伸長又は圧縮するためのガンマゲインを、前記フイルム画像の明るさに基づいて各色別に設定し、
(a)前記フイルムの任意のフイルム画像のスキャン時に該フイルム画像の基準となる最大値及び最小値を示す基準最大値及び基準最小値をR,G,Bデジタル信号別にそれぞれ検出するとともに、これらの基準最大値及び基準最小値に基づいてR,G,B毎のオフセット値及びゲイン量を算出する工程と、
(b)前記任意のフイルム画像の再スキャン時に前記A/Dコンバータから出力される点順次のR,G,Bデジタル信号に対して前記算出したR,G,B毎のオフセット値を加算する工程と、
(c)前記オフセット値が加算された点順次のR,G,Bデジタル信号に対して前記算出したR,G,B毎のゲイン量を乗算する工程と、
(d)前記ゲイン量が乗算された点順次のR,G,Bデジタル信号に基づいて前記ルックアップテーブルから順次ガンマ補正値を読み出すとともに、その読み出されたガンマ補正値がいずれの色のデジタル信号に対応するかに応じて前記各色別のガンマゲインから対応するガンマゲインを選択する工程と、
(e)前記読み出されたガンマ補正値と前記選択されたガンマゲインとを乗算し、前記ゲイン量が乗算された点順次のR,G,Bデジタル信号から前記乗算によって伸長又は圧縮したガンマ補正値を減算する工程と、
を実行することにより点順次で白バランス及び黒バランスを合わせるとともに、点順次で各色別にガンマ補正するようにしたことを特徴とするフイルムスキャナの画像信号処理方法。 - 前記工程(b)と(c)との間に、白ピークレベルを示す所定値から前記オフセット値が加算された点順次のR,G,Bデジタル信号を減算することによりネガポジ反転する工程を設けたことを特徴とする請求項1のフイルムスキャナの画像信号処理方法。
- 前記工程(a)における基準最大値及び基準最小値は、1画面をm×nに分割された画素群毎のデジタル信号を積算平均する積算ブロックから得られるm×n個の積算値の中から算出される最大値及び最小値である請求項1又は2のフイルムスキャナの画像信号処理方法。
- 点順次で入力するフイルム画像のR,G,Bデジタル信号のガンマ補正方法において、
(a)信号レベルに対応したガンマ補正値であって、関数y=xと実際のガンマ特性を示す関数との差分値に対応するガンマ補正値が予め記憶されているルックアップテーブルを設けるとともに、前記ガンマ補正値と乗算することにより該ガンマ補正値を伸長又は圧縮するためのガンマゲインを、前記フイルム画像の明るさに基づいて各色別に設定する工程と、
(b)順次入力するR,G,Bデジタル信号に基づいて前記ルックアップテーブルから順次ガンマ補正値を読み出すとともに、その読み出されたガンマ補正値がいずれの色のデジタル信号に対応するかに応じて前記各色別のガンマゲインから対応するガンマゲインを選択する工程と、
(c)前記読み出されたガンマ補正値と前記選択されたガンマゲインとを乗算し、前記順次入力するR,G,Bデジタル信号から前記乗算によって伸長又は圧縮したガンマ補正値を減算する工程と、
を実行することにより点順次で各色別にガンマ補正するようにしたことを特徴とするガンマ補正方法。
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