JP4952251B2 - 画像処理方法、画像処理プログラム、記録媒体、および画像処理装置 - Google Patents
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Description
請求項2の発明は、線形階調を有するカラー画像データを入力し、前記入力されたカラー画像データに対して、非線形階調変換により均等ノイズ空間への変換を行うとともに、所定の変換式により均等色空間への変換を行う画像処理方法であって、前記入力されたカラー画像データに対してオフセット信号を加えて、前記非線形階調変換により均等ノイズ空間への変換を行い、前記カラー画像データの各々に対してオフセット信号を加えるとき、前記入力されたカラー画像データの撮像感度に応じて、加えるオフセット信号の値を変えることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の画像処理方法において、前記オフセット信号は、零ないし正のオフセット信号であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載の画像処理方法において、前記オフセット信号の値は、前記撮像感度が高いほど増加させることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項2に記載の画像処理方法において、前記均等色及び均等ノイズ空間へ変換されたカラー画像データに対して所定の画像処理を行ない、前記画像処理後のカラー画像データに対して、前記均等色及び均等ノイズ空間への変換と逆の色空間変換を行なって、線形階調のカラー画像データを出力することを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項2に記載の画像処理方法において、前記入力されたカラー画像データを、前記均等色及び均等ノイズを満たす空間の色信号に変換し、前記変換後の色信号の一定幅を前記入力された画像データが有するノイズ特性の代表値とすることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項6に記載の画像処理方法において、前記変換後の信号の一定幅は、一様面を撮影した画像データを前記均等色及び均等ノイズを満たす空間の色信号に変換し、変換後の一様面の画像データの標準偏差を求めることによって求めることを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項6から7のいずれかに記載の画像処理方法において、前記均等色及び均等ノイズを満たす色空間において、前記ノイズ特性の代表値を利用してノイズ除去処理を行なうことを特徴とする。
請求項9に記載の画像処理プログラムは、請求項1から8のいずれかに記載の画像処理方法をコンピュータまたは画像処理装置に実行させることを特徴とする。
請求項10に記載の記録媒体は、請求項9の画像処理プログラムを記録したものである。
請求項11に記載の画像処理装置は、請求項1から8のいずれかに記載の画像処理方法を実行する制御装置を有することを特徴とする。
図1は、本発明の一実施の形態である画像処理装置を示す図である。画像処理装置は、パーソナルコンピュータ1で実現される。パーソナルコンピュータ1は、デジタルカメラ2、CD−ROMなどの記録媒体3、他のコンピュータ4などと接続され、各種の画像データの提供を受ける。パーソナルコンピュータ1は、提供された画像データに対して、以下に説明する画像処理を行う。コンピュータ4は、インターネットやその他の電気通信回線5を経由して接続される。
ステップS1で入力される線形RGB画像データは、線形階調で表されたRGB表色系データである。RGB表色系データは、例えばベイア配列の色フィルタを備えたCCDなどの撮像素子で撮像され、各種の補間処理がなされ、画素ごとにR成分,G成分,B成分の色情報を有するデータである。線形階調のデータとは、光強度に線形な階調のデータであり、受光量に比例した色情報の値を持つデータである。ガンマ補正が掛かっているようなデータは事前に線形階調へ戻しておくものとする。このような画像データは、デジタルカメラ2やその他の撮像装置で撮像される。
ステップS2では、線形階調の3刺激値R,G,Bから均等ノイズ・擬似均等色空間を実現する色空間へ変換する。本実施の形態で定義する空間は、従来のいわゆる均等色空間L*a*b*に対し、均等ノイズ性を考慮して変形を加えたものであり、便宜的にL^a^b^と名付ける。
X=2.7689R+1.7517G+1.1320B ...(1)
Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B ...(2)
Z= +0.0565G+5.5943B ...(3)
X=0.4124R+0.3576G+0.1805B ...(4)
Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B ...(5)
Z=0.0193R+0.1192G+0.9505B ...(6)
L^=100*f(Y/Y0) ...(7)
a^=500*[f(X/X0)-f(Y/Y0)] ...(8)
b^=200*[f(Y/Y0)-f(Z/Z0)] ...(9)
L*=116*(Y/Y0)1/3-16 ...(12)
a*=500*[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3] ...(13)
b*=200*[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3] ...(14)
X=(R+G)/2 ...(18)
Y=G ...(19)
Z=B ...(20)
X'=f(X/X0) ...(24)
Y'=f(Y/Y0) ...(25)
Z'=f(Z/Z0) ...(26)
L^=100Y' ...(30)
a^=500(X'-Y') ...(31)
b^=200(Y'-Z') ...(32)
図2のステップS3では、均等ノイズ化された均等色空間L^a^b^の各面に対し、ノイズ量を1つのプロファイル化したような指標を参照するノイズフィルタによりノイズ除去処理を行う。その1つに、従来から知られたBilateral Filter(非特許文献2)がある。しかし、本実施の形態では、上記のBilateral Filter(非特許文献2)とは異なる更に高性能な次式によるBilateral Filterを用いる。すなわち、ノイズ程度の幅でゆらぐ信号成分同士を、所定の範囲内で、信号差分量と距離比が相互に影響を及ぼし合いながら平滑化する処理を行う。
図2のステップS4では、L^a^b^色空間から線形階調のRGB色空間へ戻す。逆変換は、上記式(1)(2)(3)、式(7)(8)(9)などを逆にたどるような処理をすればよい。
図2のステップS5では、ノイズ除去された画像データを出力する。ここでsRGB色空間等の表示系に適した標準色空間へ変換するなどの処理を行ってもよい。
第1の実施の形態では、式(7)(8)(9)で示すように、線形階調のXYZ空間から均等ノイズかつ均等色配分された知覚的な属性を表す非線形階調のL^a^b^空間へ変換する例を示した。第2の実施の形態では、線形入力されてきたRGB刺激値に対し、まず最初に非線形変換を行って均等ノイズ化してから、その後、線形変換により均等色空間を実現しようとするものである。すなわち、まず、RGBの段階でオフセット付き平方根により均等ノイズ化し、後はXYZへの線形変換と視覚系特性への線形変換のみで定義する。均等ノイズ空間を用いた高精細な補間処理を行う場合、補間処理との接続性はこちらの方がとりやすい。
ステップS11で入力される線形RGB画像データは、線形階調で表されたRGB表色系データである。RGB表色系データは、例えばベイア配列の色フィルタを備えたCCDなどの撮像素子で撮像され、画素ごとにR成分,G成分,B成分のいずれかの色情報を有するデータである。補間処理はまだなされていない。
ステップS12では、均等ノイズ空間へ変換する。ショットノイズとセンサー・回路系の暗時ノイズを含むノイズを均等化するには、R,G,B線形階調にオフセット信号を加えて平方根階調特性に変換すればよい。オフセット信号をεとして、次の式により、線形RGB画像データから非線形R'G'B'画像データに変換する。
ステップS13では、均等ノイズ空間に変換された画像データを補間処理する。ベイア画像データなどは、前述したように、画素ごとにR成分,G成分,B成分のいずれかの色情報しか有しない。そこで、各画素において欠落する色成分の色情報を補間処理で生成する。補間処理については各種の手法が提案されているので、本実施の形態において最適なものを使用すればよい。ただし、補間処理においてもノイズが均等化されている方が高精細な結果を得やすい。
補間処理後の非線形R',G',B'から、次式により非線形定義のX',Y',Z'空間へ線形変換する。
X'=2.7689R'+1.7517G'+1.1320B' ...(42)
Y'=1.0000R'+4.5907G'+0.0601B' ...(43)
Z'= +0.0565G'+5.5943B' ...(44)
L#=100Y' ...(45)
a#=500(X'-Y') ...(46)
b#=200(Y'-Z') ...(47)
第1の実施の形態と同じようにノイズ除去処理を行う。
ステップS16では、L#a#b#色空間から線形階調のRGB色空間へ戻す。逆変換は前述した定義式を逆にたどるような処理を行えばよい。また、ここで他の任意の色空間へ変換するようにしてもよい。
ステップS17では、ノイズ除去された画像データを出力する。本実施の形態では、通常の線形階調定義のXYZを介さずに、代わりに模擬的な非線形階調定義のX'Y'Z'を介した均等色空間への変換である。従って、撮像素子出力から連続的に補間処理やノイズ除去処理を行う場合、補間処理の均等ノイズ空間の階調を線形階調に戻して、さらにノイズ除去処理の均等ノイズ・均等色空間への非線形階調変換をする必要もなく、直接均等ノイズ空間から均等ノイズ・均等色空間への移行が図られるため、色空間変換の演算回数が少なくて済み、より補間処理との接続性が良くなる。
日本国特許出願2004年第365881号(2004年12月17日出願)
Claims (11)
- 線形階調を有するカラー画像データを入力し、
前記入力されたカラー画像データに対して、非線形階調変換により均等ノイズ空間への変換を行うとともに、所定の変換式により均等色空間への変換を行う画像処理方法であって、
前記カラー画像データをXYZ刺激値によるXYZ空間へ変換し、
前記XYZ空間から前記均等色空間への変換を行なうときに、平方根階調変換を使用することにより前記均等ノイズ空間への変換を行なうことを特徴とする画像処理方法。 - 線形階調を有するカラー画像データを入力し、
前記入力されたカラー画像データに対して、非線形階調変換により均等ノイズ空間への変換を行うとともに、所定の変換式により均等色空間への変換を行う画像処理方法であって、
前記入力されたカラー画像データに対してオフセット信号を加えて、前記非線形階調変換により均等ノイズ空間への変換を行い、
前記カラー画像データの各々に対してオフセット信号を加えるとき、前記入力されたカラー画像データの撮像感度に応じて、加えるオフセット信号の値を変えることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項2に記載の画像処理方法において、
前記オフセット信号は、零ないし正のオフセット信号であることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項3に記載の画像処理方法において、
前記オフセット信号の値は、前記撮像感度が高いほど増加させることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項2に記載の画像処理方法において、
前記均等色及び均等ノイズ空間へ変換されたカラー画像データに対して所定の画像処理を行ない、
前記画像処理後のカラー画像データに対して、前記均等色及び均等ノイズ空間への変換と逆の色空間変換を行なって、線形階調のカラー画像データを出力することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項2に記載の画像処理方法において、
前記入力されたカラー画像データを、前記均等色及び均等ノイズを満たす空間の色信号に変換し、
前記変換後の色信号の一定幅を前記入力された画像データが有するノイズ特性の代表値とすることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項6に記載の画像処理方法において、
前記変換後の信号の一定幅は、一様面を撮影した画像データを前記均等色及び均等ノイズを満たす空間の色信号に変換し、変換後の一様面の画像データの標準偏差を求めることによって求めることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項6から7のいずれかに記載の画像処理方法において、
前記均等色及び均等ノイズを満たす色空間において、前記ノイズ特性の代表値を利用してノイズ除去処理を行なうことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1から8のいずれかに記載の画像処理方法をコンピュータまたは画像処理装置に実行させる画像処理プログラム。
- 請求項9の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
- 請求項1から8のいずれかに記載の画像処理方法を実行する制御装置を有することを特徴とする画像処理装置。
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