JP3956567B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力画像の特性に応じて彩度や明度の強調度合いを調整する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力画像の色補正を行う技術として、特開平５−２０５０３９号公報や、特開平９−８３８２４号公報が開示されている。特開平５−２０５０３９号公報で開示される技術では、入力信号から求めた輝度、彩度信号値を閾値判定し、各閾値に応じた彩度変換パラメータを得て、この彩度変換パラメータに応じた彩度強調処理を行っている。
【０００３】
また、特開平９−８３８２４号公報で開示される技術では、入力信号から輝度、彩度、色相信号を求め、色相毎に設定した色修正強度関数に基づいて色修正を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−２０５０３９号公報で開示される技術では、閾値判定により彩度変換パラメータを切り替えるため、閾値近傍の画像が入力された場合、強度係数のギャップが生じて色むらのある不自然な画像になってしまうという問題がある。また、特開平９−８３８２４号公報で開示される技術では、色修正強度関数を用いて色の修正度合いを設定しているものの、入力画像の特徴に応じた修正係数の調整を行うことができないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明の画像処理装置は、入力画像から明度、彩度、色相信号を算出する色空間変換手段と、色空間変換手段で変換された明度、彩度、色相信号のうち、彩度および明度信号の値に応じて連続的に補正係数を算出する係数算出手段と、係数算出手段で算出された補正係数に基づき彩度信号もしくは明度信号の強調度合いを調整する補正を行う補正実行手段とを備えており、この係数算出手段が、彩度信号もしくは明度信号のヒストグラムから得られる平均濃度値から離れるに従い彩度信号もしくは明度信号の強調度合いを弱めるような補正係数の調整を行うものである。
【０００６】
また、本発明の画像処理方法は、入力画像から明度、彩度、色相信号を算出する工程と、算出された明度、彩度、色相信号のうち、彩度および明度信号の値に応じて連続的に補正係数を算出する工程と、算出された補正係数に基づき彩度信号もしくは明度信号の強調度合いを調整する補正を行う工程とを備える。
【０００７】
さらに、本発明の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、入力画像から明度、彩度、色相信号を算出する手順と、算出された明度、彩度、色相信号のうち、彩度および明度信号の値に応じて連続的に補正係数を算出する手順と、算出された補正係数に基づき彩度信号もしくは明度信号の強調度合いを調整する補正を行う手順とをコンピュータに実行させるプログラムとして記録したものである。
【０００８】
このような本発明では、入力画像を色空間変換手段で明度、彩度、色相信号に変換し、係数算出手段においてこの彩度および明度信号の値に応じて連続的に補正係数を算出している。この連続的な補正係数によって補正実行手段では、急激な切り替わりなく自然に彩度や明度を強調できるようになる。また、係数算出手段では、彩度信号もしくは明度信号のヒストグラムから得られる偏り情報に基づき補正係数を調整している。これにより、入力画像の特徴に応じて彩度もしくは明度の強調度合いを調整できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、第１実施形態を説明するブロック図である。すなわち、第１実施形態に係る画像処理装置は、入力部１、色空間変換部２、彩度強調係数算出部３、彩度補正実行部４、色空間変換部５および出力部６から構成され、主として明度信号Ｌおよび彩度信号Ｓの値に応じて彩度強調を行う点に特徴がある。
【００１０】
入力部１は、図示しないＣＣＤセンサと走査手段によって原稿画像を読み取ったり、外部のコンピュータ等から画像を受けてＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）信号として出力する部分である。
【００１１】
色空間変換部２は、入力部１から出力されるＲＧＢ信号をＨＳＬ色空間から成るＨＳＬ信号へ変換する処理を行う。ここで、Ｈは色相信号、Ｓは彩度信号、Ｌは明度信号である。
【００１２】
彩度強調係数算出部３は、色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち、彩度信号Ｓと明度信号Ｌとを受けて、これらの値に基づき彩度信号Ｓに対する連続的な補正係数を算出する部分である。
【００１３】
彩度補正実行部４は、色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち、彩度信号Ｓについて彩度強調係数算出部３で算出された補正係数を用いた強調処理を実行する。
【００１４】
色空間変換部５は、色空間変換部２で変換された色相信号Ｈ、明度信号Ｌと、彩度補正実行部４で強調処理された彩度信号Ｓ’とをＲ’Ｇ’Ｂ’信号に色空間変換する処理を行う。
【００１５】
出力部６は、色空間変換部５で変換されたＲ’Ｇ’Ｂ’信号を用いて補正処理後の原稿画像を用紙等の媒体や外部のコンピュータ等へ出力する部分である。
【００１６】
ここで、本実施形態の特徴部分である彩度強調係数算出部３について詳細に説明する。彩度強調係数算出部３は、色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち、彩度信号Ｓと明度信号Ｌとを受ける。
【００１７】
図２は、ＨＳＬ色空間のＳ−Ｌ図を示している。横軸が彩度信号Ｓ、縦軸が明度信号Ｌで、左下原点で０、最大値２５５となっている。本実施形態の彩度強調係数算出部３は、このＳ−Ｌ図に示す彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌが共に中間付近（図中斜線部分）の画像について彩度信号Ｓを強調するよう補正係数を算出する。
【００１８】
具体的には、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌの中間付近を中心として、これを離れるに従い強調度合いを弱めていくような連続的な補正係数を算出し、急激な切り替わりのない滑らかな彩度強調を行えるようにしている。
【００１９】
図３は、Ｓ−Ｌ信号に対応した補正係数（補正ガンマ）を説明する図である。この図で濃いドットほど補正係数（補正ガンマ）が大きくなっている。すなわち、彩度信号ＳがＳpoint、明度信号ＬがＬpointのとき補正係数（補正ガンマ）が最大であり、この点を中心として外側へ向かうに従い徐々に補正係数（補正ガンマ）が小さくなっている。
【００２０】
つまり、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌが中間付近の画像は彩度をより多く強調することで鮮やかさを増すことができる。一方、彩度信号Ｓや明度信号Ｌが小さいもしくは大きい場合には、彩度を多く強調してしまうと不自然な色合いになってしまう。このことから彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌが中間付近から離れるに従い彩度の強調度合いを弱くするようになっている。
【００２１】
ここで、入力画素の明度値をＬin、入力画素の彩度値をＳin、明度係数をＬk、彩度係数をＳk、補正係数をＡ、補正ガンマをγとすると、補正ガンマγ＝１．０〜１．５の場合は以下のような計算を行う。
【００２２】
Ｌin＞Ｌpointの場合、Ｌk＝（２５５−Ｌin）／（２５５−Ｌpoint）
Ｌin≦Ｌpointの場合、Ｌk＝Ｌin／Ｌpoint
Ｓin＞Ｓpointの場合、Ｓk＝（２５５−Ｓin）／（２５５−Ｓpoint）
Ｓin≦Ｓpointの場合、Ｓk＝Ｓin／Ｓpoint
Ａ＝Ｌk×Ｓk
γ＝０．５×Ａ＋１．０
【００２３】
この補正ガンマγ＝１．０〜１．５では、彩度の強調度合いが最大１．５倍、最小１．０（補正せず）になり、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌの中間付近のポイント（Ｓpoint、Ｌpoint）を中心として滑らかに彩度が強調されることになる。
【００２４】
また、無彩色に近い色を無彩色に近づけつつ、中間付近の彩度強調を行う場合は、補正ガンマγ＝０．９〜１．５とし、以下のような計算を行う。
【００２５】
Ｌin＞Ｌpointの場合、Ｌk＝（２５５−Ｌin）／（２５５−Ｌpoint）
Ｌin≦Ｌpointの場合、Ｌk＝Ｌin／Ｌpoint
Ｓin＞Ｓpointの場合、Ｓk＝（２５５−Ｓin）／（２５５−Ｓpoint）
Ｓin≦Ｓpointの場合、Ｓk＝Ｓin／Ｓpoint
Ａ＝Ｌk×Ｓk
γ＝０．６×Ａ＋０．９
【００２６】
この補正ガンマγ＝０．９〜１．５では、彩度の強調度合いが最大１．５倍、最小０．９（彩度を弱める）になり、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌの中間付近のポイント（Ｓpoint、Ｌpoint）を中心として滑らかに彩度を強調するとともに、無彩色に近い色は無彩色に近づけて、全体として彩度のコントラストが強くなるよう補正される。
【００２７】
なお、ここでは、いずれの補正ガンマγであっても、直線的に連続する補正係数から導き出したが、本発明はこれに限定されず、曲線的に連続する補正係数から導き出すようにしてもよい。
【００２８】
彩度強調係数算出部３により、補正ガンマγを算出した後は、彩度補正実行部４により入力画像に対応したＨＳＬ信号の彩度信号Ｓに補正ガンマγを掛けて、補正後の彩度信号Ｓ’を算出する。これにより、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌに基づく滑らかな彩度強調が施される。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態を説明するブロック図である。すなわち、本実施形態の画像処理装置は、入力部１、色空間変換部２、色空間変換部５および出力部６を備える点で第１実施形態と同様であるが、明度信号Ｌおよび彩度信号Ｓの値に応じて明度強調を行う点で相違する。ここで、第１実施形態と同様な構成については説明を省略する。
【００３０】
第２実施形態における画像処理装置の特徴である明度強調係数算出部７は、色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち、彩度信号Ｓと明度信号Ｌとを受けて、これらの値に基づき明度信号Ｌに対する連続的な補正係数を算出する。
【００３１】
明度補正実行部８は、色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち、明度信号Ｌについて彩度強調係数算出部７で算出された補正係数を用いた強調処理を実行する。
【００３２】
明度強調係数算出部７は、色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち、彩度信号Ｓと明度信号Ｌとを受けて、明度信号Ｌを強調する補正係数を算出する。具体的には、彩度信号Ｓの値が最大値に近づき、かつ明度信号Ｌの値が中間付近に近づくに従い明度信号Ｌの強調度合いを弱めるような補正係数を算出する
【００３３】
図５は、Ｓ−Ｌ信号に対応した補正係数（補正ガンマ）を説明する図である。この図で濃いドットほど補正係数（補正ガンマ）が大きくなっている。すなわち、彩度信号Ｓが最大値で明度信号Ｌが中央となる部分を中心として、この点から離れるに従い徐々に補正係数（補正ガンマ）が大きくなっている。
【００３４】
つまり、彩度信号Ｓの値が大きい場合に明度強調を多くすると鮮やかな色が白っぽくなってしまい、不自然な色合いになってしまう。これを防止するため、彩度信号Ｓの値が大きい場合には明度強調を弱くもしくは強調しないような補正係数を算出する。一方、彩度信号Ｓの値が小さく明度信号Ｌの値が中間付近から離れるに従い明度強調を強めに行うよう補正係数を算出する。
【００３５】
このような明度強調によって、自然な色合いを保ちながら明るい画像を生成することが可能となる。
【００３６】
次に、本発明の第３、第４実施形態について説明する。図６は第３実施形態を説明するブロック図、図７は第４実施形態を説明するブロック図である。すなわち、図６に示す第３実施形態は、図１に示す第１実施形態の画像処理装置に対して、彩度強調係数算出部３’が色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち彩度信号Ｓ、明度信号Ｌの他に色相信号Ｈを考慮して彩度強調の補正係数を算出している点で相違する。
【００３７】
また、図７に示す第４実施形態は、図４に示す第２実施形態の画像処理装置に対して、明度強調係数算出部７’が色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号のうち彩度信号Ｓ、明度信号Ｌの他に色相信号Ｈを考慮して明度強調の補正係数を算出している点で相違する。
【００３８】
第３実施形態における彩度強調係数算出部３’では、第１実施形態と同様に彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌに基づいて彩度強調のための補正ガンマγを算出し、第４実施形態におえける明度強調係数算出部７’では、第２実施形態と同様に彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌに基づいて明度強調のための補正ガンマγを算出している。
【００３９】
これに加え、第３実施形態では、算出した彩度強調のための補正ガンマγを、色相信号Ｈの値に応じて調整している。また、第４実施形態では、算出した明度強調のための補正ガンマγを、色相信号Ｈの値に応じて調整している。
【００４０】
ここで、図８のフローチャートに沿って、第３実施形態で行う彩度補正の流れを説明する。先ず、基本となる彩度強調量（補正ガンマγ）を第１実施形態と同様に算出する（ステップＳ１１）。
【００４１】
次に、色相信号Ｈの値を判定するとともに、この色相信号Ｈの値に応じた彩度強調の補正ガンマに対する調整量αを算出する（ステップＳ１２）。次いで、彩度強調量ｓａｔ＿γを、ｓａｔ＿γ＝γ＋αによって求める（ステップＳ１３）つまり、基本となる補正ガンマγに、色相信号Ｈに応じた調整量αを加算する。
【００４２】
そして、彩度補正の実行として、入力画像から得た彩度信号Ｓに彩度強調量ｓａｔ＿γを掛けて補正後の彩度信号Ｓ’を算出する。
【００４３】
例えば、ステップＳ１２に示す色相信号Ｈの判定で、空の青色に対応する色相であった場合、αを０．５、草木の緑色に対応する色相であった場合、αを０．３、その他の色であった場合、αを０．０に設定する。これにより、空の青色や草木の緑色に対応する色相の画素では、他の色に比べてそのαに応じた分だけ彩度が強く強調され、空の青色や草木の緑色はさらに鮮やかな色に補正される。
【００４４】
また、第４実施形態に示す明度強調係数算出部７’も同様に、色相信号Ｈの値を判定し、その値に応じたαを設定する。これにより、αの値に応じて所定の色相に対応する画素の明度が強く強調されるようになる。
【００４５】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。図９は第５実施形態を説明するブロック図である。すなわち、第５実施形態に係る画像処理装置は、入力部１、色空間変換部２、彩度補正実行部４、色空間変換部５、出力部６を備える点で第１実施形態と同様であるが、メモリＭ、彩度ヒストグラム計測部３１、特徴量算出部３２、補正強度算出部３３および彩度強調係数算出部３’’を備える点で相違する。
【００４６】
このうち、メモリＭは色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号を一時格納する部分である。このメモリＭから彩度信号Ｓが彩度ヒストグラム計測部３１へ渡される。彩度ヒストグラム計測部３１は、彩度信号Ｓに基づき彩度値に対する出現頻度（彩度ヒストグラム）を生成する。
【００４７】
特徴量算出部３２は、彩度ヒストグラム計測部３１で生成した彩度ヒストグラムに基づいて画像の特徴量を算出する。補正強度算出部３３は、特徴量算出部３２で算出された特徴量に基づく補正強度を算出する。また、彩度強調係数算出部３’’は、メモリＭから出力される彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌに基づき第１実施形態と同様に彩度強調量（補正ガンマγ）を算出するとともに、補正強度算出部３３で求めた補正強度（彩度強調係数）によって補正ガンマγの最大値を調整している。
【００４８】
つまり、第５実施形態に係る画像処理装置では、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌによって求めた彩度の補正ガンマγを、入力画像の彩度ヒストグラムより求めた特徴量（偏り情報）に基づき調整し、彩度強調補正へ反映させている。
【００４９】
次に、図１０のフローチャートに沿って第５実施形態における彩度補正の流れを説明する。先ず、入力画像の彩度信号から彩度値に対する出現頻度を示す彩度ヒストグラムを採取する（ステップＳ２１）。次いで、この彩度ヒストグラムより、入力画像における偏り情報として、彩度の平均濃度値ｓａｔ＿ａｖｅを算出する（ステップＳ２２）。
【００５０】
次に、この彩度の平均濃度値ｓａｔ＿ａｖｅに基づき彩度強調係数ｓａｔ＿ｋを算出する（ステップＳ２３）。図１１は彩度強調係数ｓａｔ＿ｋの算出を説明する図である。この図では、横軸が彩度の平均濃度値ｓａｔ＿ａｖｅ、縦軸が彩度強調係数ｓａｔ＿ｋである。つまり、彩度の平均濃度値ｓａｔ＿ａｖｅが低彩度▲１▼では彩度強調係数ｓａｔ＿ｋは０であり、▲１▼から▲２▼にかけて徐々に増加し、彩度の平均濃度値ｓａｔ＿ａｖｅが中間近辺の▲２▼から▲３▼にかけて彩度強調係数ｓａｔ＿ｋが１．０（最大）となる。また、▲３▼から▲４▼にかけて徐々に減少し、彩度の平均濃度値ｓａｔ＿ａｖｅが▲４▼以上になると再び彩度強調係数ｓａｔ＿ｋが０となる。
【００５１】
そして、彩度強調係数ｓａｔ＿ｋを算出した後は、これを用いて彩度強調量（補正ガンマγ）の最大値ｓｍａｘ＿γを算出する（ステップＳ２４）。最大値ｓｍａｘ＿γは、以下の計算式で求める。
【００５２】
ｓｍａｘ＿γ＝（ｓｐａｒａ−１．０）×ｓａｔ＿ｋ＋１．０
【００５３】
ここで、ｓｐａｒａを１．５にした場合、最大値ｓｍａｘ＿γは１．０〜１．５の範囲で可変することになる。
【００５４】
つまり、第５実施形態における画像処理装置では、彩度ヒストグラムから得られる入力画像の偏り情報（彩度の平均濃度値）によって補正ガンマγの最大値を調整しており、主として彩度の平均濃度値が中間付近にある場合に彩度強調を強めに行うようにしている。
【００５５】
これにより、彩度に偏りがある入力画像（全体として鮮やかな画像や無彩色に偏った画像）については彩度強調を弱め、彩度の偏りが少ない入力画像（彩度のバランスがとれた画像）については彩度強調を強めることができ、その結果、本来彩度を強調すべきでない画像については彩度強調を弱め、彩度を強調しても不自然にならない画像については彩度強調を強めることで、自然な色あいを保ちながら入力画像を鮮やかに補正することができるようになる。
【００５６】
次に、本発明の第６実施形態を説明する。図１２は第６実施形態を説明するブロック図である。すなわち、第６実施形態に係る画像処理装置は、入力部１、色空間変換部２、彩度補正実行部４、色空間変換部５、出力部６を備える点で第２実施形態と同様であるが、メモリＭ、明度ヒストグラム計測部７１、特徴量算出部７２、補正強度算出部７３および明度強調係数算出部７’’を備える点で相違する。
【００５７】
このうち、メモリＭは色空間変換部２で変換されたＨＳＬ信号を一時格納する部分である。このメモリＭから明度信号Ｌが明度ヒストグラム計測部７１へ渡される。明度ヒストグラム計測部７１は、明度信号Ｌに基づき彩度値に対する出現頻度（明度ヒストグラム）を生成する。
【００５８】
特徴量算出部７２は、明度ヒストグラム計測部７１で生成した明度ヒストグラムに基づいて画像の特徴量を算出する。補正強度算出部７３は、特徴量算出部７２で算出された特徴量に基づく補正強度を算出する。また、明度強調係数算出部７’’は、メモリＭから出力される彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌに基づき第２実施形態と同様に明度強調量（補正ガンマγ）を算出するとともに、補正強度算出部７３で求めた補正強度（明度強調係数）によって補正ガンマγの最大値を調整している。
【００５９】
つまり、第６実施形態に係る画像処理装置では、彩度信号Ｓおよび明度信号Ｌによって求めた明度の補正ガンマγを、入力画像の明度ヒストグラムより求めた特徴量（偏り情報）に基づき調整し、明度強調補正へ反映させている。
【００６０】
明度強調係数の算出方法は、図１０および図１１に示す彩度強調係数の算出手順と同じである。すなわち、図１０および図１１に示す彩度を明度に置き換えるようにする。これにより、明度ヒストグラムから得られる入力画像の偏り情報（明度の平均濃度値）によって補正ガンマγの最大値を調整し、主として明度の平均濃度値が中間付近にある場合に明度強調を強めに行うようにしている。
【００６１】
その結果、明度に偏りがある入力画像については明度強調を弱め、明度に偏りが少ない入力画像については明度強調を強めることができ、自然な色あいを保ちながら入力画像を明るく補正することができるようになる。
【００６２】
なお、上記説明したいずれの実施形態であっても、その補正処理に関する手順をプログラムとしてコンピュータで実行したり、そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納するようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、入力画像の明度および彩度信号の値に応じて連続的に補正係数を算出しているため、急激な切り替わりなく自然に彩度や明度を強調できるようになる。しかも、入力画像の特徴に応じて彩度や明度の強調度合いを調整しているため、強調が必要な画像についてのみ的確に強調処理を行うことができ、自然な色合いを保ちながら彩度や明度の補正を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態を説明するブロック図である。
【図２】 ＨＳＬ色空間のＳ−Ｌ図である。
【図３】 Ｓ−Ｌ信号に対応した補正係数（補正ガンマ）を説明する図である。
【図４】 第２実施形態を説明するブロック図である。
【図５】 Ｓ−Ｌ信号に対応した補正係数（補正ガンマ）を説明する図である。
【図６】 第３実施形態を説明するブロック図である。
【図７】 第４実施形態を説明するブロック図である。
【図８】 第３実施形態で行う彩度補正の流れを説明するフローチャートである。
【図９】 第５実施形態を説明するブロック図である。
【図１０】 第５実施形態における彩度補正の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】 彩度強調係数ｓａｔ＿ｋの算出を説明する図である。
【図１２】 第６実施形態を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１…入力部、２…色空間変換部、３…彩度強調係数算出部、４…彩度補正実行部、５…色空間変換部、６…出力部、７…明度強調係数算出部、８…明度補正実行部

Claims (3)

1. 入力画像から明度、彩度、色相信号を算出する色空間変換手段と、
   前記色空間変換手段で変換された明度、彩度、色相信号のうち、彩度および明度信号の値に応じて連続的に補正係数を算出する係数算出手段と、
   前記係数算出手段で算出された補正係数に基づき前記彩度信号もしくは前記明度信号の強調度合いを調整する補正を行う補正実行手段とを備える画像処理装置において、
   前記係数算出手段は、前記彩度信号もしくは前記明度信号のヒストグラムから得られる平均濃度値から離れるに従い前記彩度信号もしくは前記明度信号の強調度合いを弱めるような補正係数の調整を行う
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記係数算出手段は、前記彩度信号および前記明度信号の値が共に各信号値の取りうる最小値から最大値の中間付近より離れるに従い前記彩度信号の強調度合いを弱めるような補正係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記係数算出手段は、前記彩度信号の値が信号値の取りうる最小値から最大値までの間の最大値に近づき、かつ前記明度信号の値が信号値の取りうる最小値から最大値までの間の中間付近に近づくに従い前記明度信号の強調度合いを弱めるような補正係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。

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