JPH1023279A

JPH1023279A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH1023279A
Application number: JP8169689A
Authority: JP
Inventors: Natsumi Ookubo; なつみ大久保
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】画像に適応した彩度のコントラスト強調を行
うことができる画像処理装置を提供する。【解決手段】画像データ分割部１０２は、入力画像を
構成する画像データを各画素の輝度により複数のグルー
プに分類する。ヒストグラム計測部１０３は、各グルー
プ毎に、各画像データの彩度の分布を表す彩度ヒストグ
ラムを算出する。ヒストグラム変形条件設定部１０４、
ヒストグラム変形部１０７およびレベル変換条件設定部
１０８は、各グループ毎に、彩度ヒストグラムにおいて
頻度の高い彩度および頻度の低い彩度が各々現状の頻度
を維持し、その他の彩度の頻度が平坦に近づくように各
画像データの彩度の補正を行うためのＬＵＴを作成し、
レベル変換部１０９は、このＬＵＴにより各画像データ
の彩度を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像に適応した補
正を行う彩度補正機能、詳しくは彩度のコントラスト強
調機能を有する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタル複写機に関しては、単
なる忠実な再現だけではなく、より質の高い再現が要求
されている。例えば、書類などの背景の白い部分が汚れ
ている場合、汚れをそのままコピーしてしまうより汚れ
のない状態で再現した方がよいし、鉛筆の文字がかすれ
ている場合には、はっきりとシャープに再現するほうが
よい。その他にも、室内で果物の写真を撮った場合など
には、光量の強弱や光の当たる方向などの様々な撮影条
件から、実際の果物の色よりも彩度が低く濁ったような
色の写真を撮ってしまうことがある。そのような画像が
入力された場合には、彩度を強く、必要であれば明度も
高くするなどして、メリハリのある好感の持てる画像に
して再現したほうが好ましい。

【０００３】また、ネットワーク化／システム化の進歩
に伴って、どのような環境下で作成されたのか不明な画
像の補正処理をしなければならない場合にも対面するよ
うになってきた。この場合、撮影条件等の外部からの情
報を補正処理に反映することができない。従って、画像
自身からの情報を主な特徴量として補正処理を実行しな
ければならない。

【０００４】加えて、画像がどのような特徴を示してい
る場合にどのような補正処理を行えばよいか、また、ど
の程度の補正を行えばよいか等、画像処理に関して専門
的な知識を有していなければ、「最適な補正処理」は難
しい。

【０００５】その中でも、彩度やカラーバランスなどの
色と相関の強い値は、画像への影響力が大きいため、そ
の値を操作するのは一般ユーザには困難な作業であっ
た。最近はカラーマネージメントシステムの登場で、一
般ユーザにも色という概念が扱いやすくなってきたが、
満足することができる結果を得るまでには、やはり経験
的、試行錯誤的な操作が必要となることが多い。

【０００６】通常、画像自身から抽出される特徴量と、
外部入力により与えられる情報とを用いて、自動処理あ
るいはマニュアル操作により画質の補正が行われる。こ
の種の方法として、画像を構成する個々の画素の輝度を
補正することにより画質の補正を行う方法があり、さら
にこの輝度の補正方法として、ヒストグラムを特徴量と
して用いたコントラスト強調方法が既にいくつか提示さ
れている。これらの輝度についてのコントラスト強調を
行う各種の手法は、彩度のコントラスト強調方法として
も適用することができる。以下、これらの手法を説明す
る。

【０００７】まず、一般にダイナミックレンジ変換とい
われる手法がある。この手法は、入力画像を構成する各
画素の階調の分布を求め、この階調の分布をより広い階
調領域に線形的に引き延ばすための補正を各画素の階調
に施すことによりコントラストの補正を行うものであ
る。

【０００８】ここで、図９（ａ）〜（ｃ）を参照し、こ
の補正の手順について説明する。まず、入力画像を構成
する各画素の階調を調べ、階調の分布、すなわち、各階
調ｉ毎に当該階調を有する画素が何個あるかを表すヒス
トグラムＨ（ｉ）を作成する。図９（ａ）はこのヒスト
グラムＨ（ｉ）を例示したものである。

【０００９】次にこのヒストグラムＨ（ｉ）の分布範囲
に基づき、入力画像の画素の階調と補正後の当該画素の
階調とを対応付けるＬＵＴ（階調変換テーブル）を作成
する。図９（ｂ）はこのＬＵＴを例示するものであり、
同図における横軸はＬＵＴの入力階調、すなわち、入力
画像を構成する画素の階調、縦軸はＬＵＴの出力階調、
すなわち、補正後の当該画素の階調を表している。図９
（ａ）に示す例では、入力画像はＭ階調で表現されてお
り、入力画像を構成する全画素の階調は、最小値ｘ１〜
最大値ｘ２までの範囲内に分布している。そこで、図９
（ｂ）に示すように、点（ｘ１，０）および（ｘ２，Ｍ
−１）を通過する１本の直線に対応したＬＵＴを作成す
ることとなる。

【００１０】次に、このＬＵＴを用いて、入力画像を構
成する個々の画素の階調の変換を行う。この階調変換に
よって、ｘ１〜ｘ２の範囲に分布していた入力画像の各
画素の階調が０〜Ｍ−１の範囲の階調に変換される。こ
のように特定範囲に集中している階調分布を広範囲に引
き延ばすことによりコントラスト強調を行うことができ
る。階調変換後のヒストグラムＧ（ｉ）を図９（ｃ）に
破線によって示す。なお、同図には比較のため、変換前
のヒストグラムＨ（ｉ）を実線により示した。

【００１１】以上説明したダイナミックレンジ変換は、
ヒストグラムの特徴量（上記の例では階調の最小値およ
び最大値）からＬＵＴを作成し、このＬＵＴにより階調
変換をすることでコントラストの改善を図るものである
が、以下に挙げる２つの手法は、画像を構成する各画素
の階調のヒストグラムの特徴量からそのヒストグラム自
身の変形を行い、その変形したヒストグラムを用いてＬ
ＵＴを作成するものである。

【００１２】最初に、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照し、
コントラスト改善方法として広く知られているヒストグ
ラム平坦化という手法を説明する。これは、階調のヒス
トグラムが全階調領域に分布し、しかも全階調領域を通
じて頻度が一定となるように画像を構成する各画素の階
調を変更する手法である。

【００１３】まず、図１０（ａ）は入力画像を構成する
画素の階調のヒストグラムＨ（ｉ）を例示したものであ
る。このヒストグラムＨ（ｉ）は、全階調域での頻度の
総計が１となるように各階調における頻度数の正規化が
なされている。また、この例においても、前掲図９の例
と同様、入力画像はＭ階調により表現されている。

【００１４】このコントラスト改善手法は、このような
階調分布（すなわち、ヒストグラムＨ（ｉ））を構成す
る入力画像の各画素に対し変換を施すものであり、この
変換は、階調変換後の各画素が次式（１）で示すヒスト
グラムＧ（ｉ）を構成するように行うものである。

【数１】

【００１５】図１０（ｂ）は、変換前後における各階調
の頻度数の関係を表したものである。この図に示すよう
に、本手法は、入力画像における各階調ｉの頻度数に拘
わりなく、階調変換後の各階調ｉにおける頻度数が一定
値（頻度数の平均値）となるようにするものである。階
調変換後のヒストグラムＧ（ｉ）を図１０（ｃ）に破線
により示す。この手法は、入力画像における階調の分布
がいかなる状態であってもコントラストの強調を行うこ
とができるという利点がある。

【００１６】次に、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照し、頻
度の低い階調域のコントラストをあまり低下させずに、
頻度の高い階調域のコントラストを強調させるパラメト
リック変換といわれる手法を説明する。

【００１７】まず、図１１（ａ）は入力画像の階調のヒ
ストグラムＨ（ｉ）を例示したものである。このヒスト
グラムＨ（ｉ）も、全階調域での頻度の総計が１となる
ように各階調における頻度数の正規化がなされている。
また、この例における入力画像もＭ階調で表現されてい
る。

【００１８】このコントラスト改善手法も、入力画像の
各画素に階調変換を施すものであるが、この変換は、変
換後の各画素の階調が次式（２）で示すヒストグラムＧ
（ｉ）を構成するように行うものである。

【数２】

【００１９】上記式（２）において、ｐ＝０とおくとＧ
（ｉ）＝１／Ｍとなり、この場合、変換後の階調のヒス
トグラムＧ（ｉ）を階調ｉによらず一定値にする最もコ
ントラスト強調の度合いの高い階調変換が行われること
となる。また、上記式（３）において、ｐ＝１とおくと
Ｇ（ｉ）＝Ｈ（ｉ）となり、変換後の階調のヒストグラ
ムＧ（ｉ）を入力画像の階調のヒストグラムＨ（ｉ）か
ら変化させない最もコントラスト強調の度合いの低い階
調変換が行われることとなる。このように本手法は、パ
ラメータｐを０〜１までの範囲で調整することにより、
階調変換によって行うコントラスト強調の度合いを連続
的に調整することができるという利点がある。図１１
（ｂ）にこの手法における変換前後における各階調の頻
度数の関係を、図１１（ｃ）に変換後の階調のヒストグ
ラムＧ（ｉ）を各々例示する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上、彩度のコントラ
スト強調に適用し得る方法として、ヒストグラムを用い
たコントラスト強調方法を３手法を挙げたが、これら手
法は以下列挙する問題点を有している。

【００２１】（１）まず、ダイナミックレンジ変換で
は、入力画像のヒストグラムが初めから全階調に分布し
ているような場合には効果がない。また、ヒストグラム
の分布が偏っている場合も、単純に階調の分布している
領域を引き延ばしているだけなので、分布の偏りまでは
補正できないという問題点もある。

【００２２】（２）ヒストグラム平坦化では、全階調の
頻度が一様（頻度の平均値）となるように分布させるた
め、入力画像のヒストグラムにおいて頻度が小さかった
階調域のコントラストが失われる可能性がある。また、
コントラスト強調の度合いを調整できないため、画像に
適応したコントラスト補正を行うことができず、必要以
上にコントラストを強調してしまう場合がある。

【００２３】（３）パラメトリック変換は、このような
ヒストグラム平坦化の問題を解決すべく提案されたもの
である。この方法によれば、変換後の階調のヒストグラ
ムを完全に平坦にしてしまうような強度のコントラスト
強調のみならず、パラメータを調整することにより所望
の度合いのコントラスト強調を行うことができる。しか
し、パラメトリック変換においては入力画像の重要な特
徴とも言える頻度の高い階調域まで平坦化してしまうた
め、処理後の画像が入力画像の特徴を保持しない可能性
があり、画像に適応した処理とはならない。また、パラ
メトリック変換は、階調分布がある特定範囲に集中して
いる場合、その範囲内でしかコントラスト強調が実行さ
れないという問題もある。

【００２４】（４）以上の問題点のほかに、上述の３手
法を彩度のコントラスト強調として適用する場合に考慮
しなければならないのが、出力デバイスの色再現域であ
る。図１２に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間のＬ＊値を固定した場
合のａ＊−ｂ＊平面におけるモニタとカラープリンタの
色再現域の一例を示す。図１２に示すように、通常、カ
ラープリンタやカラー複写機の色再現域は、モニタの色
再現域よりも狭い。そのため、モニタで見る画像と、実
際に出力した画像とで、受ける印象や色が異なるのは多
々起こる現象である。ある画素の画像データ（Ｌ＊，ａ
＊，ｂ＊）が（Ｌ１，ａ１，ｂ１）である場合、当該画
素の彩度値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間における点（Ｌ１，ａ
１，ｂ１）の点（Ｌ１，０，０）からの距離として表さ
れるが、彩度のコントラストを強調によってこの距離に
変調を与える結果、画像の彩度が出力デバイスの色再現
域を越えてしまうことも起こり得る。このような事態が
生じたのでは、最適な補正処理とは言えない。

【００２５】この発明は以上説明した事情に鑑みてなさ
れたものであり、画像に適応した彩度のコントラスト強
調を行うことができる画像処理装置を提供することを目
的とするものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力画像を
構成する画像データの彩度ヒストグラムを求め、該彩度
ヒストグラムにおいて頻度の高い彩度および頻度の低い
彩度が各々現状の頻度を維持し、その他の彩度の頻度が
平坦に近づくように各画像データの彩度の補正を行うよ
うにしたことを特徴とする画像処理装置を提供するもの
である。

【００２７】さらに、この発明は、入力画像を構成する
画像データを各画素の輝度により複数のグループに分類
する画像データ分割手段と、前記各グループ毎に、各画
像データの彩度ヒストグラムを算出する彩度ヒストグラ
ム算出手段と、前記各グループ毎に、当該グループの彩
度ヒストグラムにおいて頻度の高い彩度および頻度の低
い彩度が各々現状の頻度を維持し、その他の彩度の頻度
が平坦に近づくように当該グループに属する各画像デー
タの彩度の補正を行う補正手段とを具備することを特徴
とする画像処理装置を提供するものである。

【００２８】これらの画像処理装置によれば、頻度の低
い部分のコントラストを低下させることなく、また画像
の重要な特徴を保存したまま彩度のコントラスト強調を
行うことができる。また、彩度の補正は、画像データか
ら得られる彩度ヒストグラムに基づいて自動的に行われ
る。従って、過度の強調を行うことなく、画像に適応し
た補正を行うことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。

【００３０】Ａ．第１の実施形態図１はこの発明の第１の実施形態である画像処理装置の
構成を示すブロック図である。図１において、画像入力
装置１０１は、この画像処理装置に入力画像の画像デー
タを取り込むための入力手段であり、例えばスキャナな
どのディジタル多値画像入力機器やメモリなどにより構
成されている。

【００３１】画像データ分割部１０２は、画像入力装置
１０１を介して入力される画像データを輝度に基づいて
色空間上において分割する。すなわち、画像データは、
入力画像の各画素を表す画像データにより構成されてい
るが、画像データ分割部１０２は、これらの各画素に対
応した各画像データを各画素の輝度の強弱により複数の
グループに分類する。

【００３２】ヒストグラム計測部１０３は、この分割に
より得られた各グループ毎に、各々に属する各画素の彩
度ヒストグラムを作成する。すなわち、上記各グループ
は輝度の接近した各画素に対応した画像データにより構
成されているが、ヒストグラム計測部１０３は、各グル
ープ毎に、各々に属する各画素の画像データの彩度値を
判定し、各彩度値毎に頻度数（当該彩度値を有する画素
の個数）を計数することにより彩度ヒストグラムを作成
する。

【００３３】ヒストグラム変形条件設定部１０４および
ヒストグラム変形部１０７は、上述の彩度ヒストグラム
における頻度の高い彩度および頻度の低い彩度が各々現
状の頻度を維持し、その他の彩度の頻度が平坦に近づい
た補正彩度ヒストグラムを当該彩度ヒストグラムから生
成するヒストグラム変形処理を行う手段である。

【００３４】まず、ヒストグラム変形条件設定部１０４
は、上記ヒストグラム変形処理に使用する非線形関数を
求める手段である、上記各グループの彩度ヒストグラム
から特徴量を抽出する特徴量抽出部１０５と、この特徴
量から当該非線形関数を構成する補正係数を算出する補
正係数設定部１０６から構成されている。

【００３５】ヒストグラム変形部１０７は、この補正係
数をパラメータとした非線形関数を用いて各グループに
対応した彩度ヒストグラムの頻度の変換を行い、各彩度
ヒストグラムを変形した補正彩度ヒストグラムを各グル
ープ毎に生成する。この彩度ヒストグラムから補正彩度
ヒストグラムへの頻度の変換は、低い頻度および高い頻
度は各々現状と同じ頻度を維持し、その他の頻度は平坦
化された頻度となるように行われる。

【００３６】レベル変換条件設定部１０８は、最適なコ
ントラスト補正を行うためのレベル変換条件を設定す
る。さらに詳述すると、このレベル変換条件設定部１０
８は、彩度ヒストグラムの彩度を変換することにより当
該彩度ヒストグラムを上記補正彩度ヒストグラムと同一
のヒストグラムに変形する場合に必要とされる当該彩度
の変換のための彩度変換テーブルを作成するものであ
る。すなわち、上述したヒストグラム変形部１０７によ
り、最適なコントラスト補正のなされた理想的な補正彩
度ヒストグラムが得られる訳であるが、このレベル変換
条件設定部１０８は、現状の彩度ヒストグラムをそのよ
うな理想的な補正彩度ヒストグラムに変形するための彩
度のレベルの変換条件（すなわち、彩度変換テーブル）
を求めるものである。

【００３７】レベル変換部１０９はこのレベル変換条件
に従って入力画像の各画素の彩度のレベル変換（彩度変
換処理）を実行し、理想的な補正彩度ヒストグラムを有
する各画素の各画像データを生成する手段である。

【００３８】画像出力装置１１０は、この画像処理装置
による処理を経た画像データを外部に出力するための手
段であり、例えばプリンターなどの画像出力機器やメモ
リなどにより構成されている。メモリ１００は、ヒスト
グラム計測部１０３、ヒストグラム変形条件設定部１０
４、ヒストグラム変形部１０７、レベル変換条件設定部
１０８と双方向バスを介して接続されている。

【００３９】次に、図２に示すフローチャートを参照
し、本実施形態の動作について説明する。まず、画像入
力装置１０１によるディジタル多値画像の画像データの
入力が行われる（ステップＳ２００）。この画像データ
の入力処理は、画像入力装置１０１がメモリである場合
には当該メモリにあらかじめ格納されている画像データ
を読み出すことにより行われることとなり、画像入力装
置１０１がスキャナや画像読み取り機能を有するディジ
タル複写機などの手段である場合にはそのような手段に
より画像をスキャンインすることにより行われることと
なる。

【００４０】この画像データの入力処理以後の画像処理
は、入力された画像データを分析し、最適なレベル変換
条件を作成する予走査と呼ばれる処理と、この予走査に
より得られたレベル変換条件に従って入力画像の画像デ
ータのレベル変換を行う本走査と呼ばれる処理とから構
成されている。図２におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０
８は予走査を構成しており、ステップＳ２０９およびＳ
２１０は本走査を構成している。

【００４１】まず、予走査について説明する。最初に、
画像データ分割部１０２は、画像入力装置１０１を介し
て供給された入力画像の画像データを、複数に分割した
輝度範囲に基づいて色空間上で分割する。例えば、輝度
が２５６階調である画像データにおいて、画像を４分割
する場合、Ｌ＊＝０〜６３を持つ画素を１つのグループ
とし、同様に、Ｌ＊＝６４〜１２７、１２８〜１９１、
１９２〜２５５の輝度範囲ごとに画素のグループを作成
することで、輝度に基づいて色空間上で画像データを分
割する。

【００４２】画像データ分割部１０２は、このようにし
て分割された各グループ毎に、画像データの彩度ヒスト
グラムＨ（ｉ）を作成した後、メモリ１００に格納する
（ステップＳ２０２）。ここで作成する彩度ヒストグラ
ムＨ（ｉ）は、横軸を彩度レベル、縦軸を頻度とする。
図３（ａ）はこのようにして作成されたあるグループの
彩度ヒストグラムＨ（ｉ）を例示したものである。

【００４３】特徴量抽出部１０５は、彩度ヒストグラム
から画像の特徴量を抽出する（ステップＳ２０３）。画
像の特徴量として、メモリ１００に格納された彩度ヒス
トグラムＨ（ｉ）から頻度の最小値ＭＩＮ、頻度の最大
値ＭＡＸ、頻度の平均値ＡＶＥ、および頻度の標準偏差
σを算出する。

【００４４】補正係数設定部１０６は、特徴量抽出部１
０５にて抽出された特徴量を用いて彩度ヒストグラムＨ
（ｉ）を変形するための２つの補正係数γ１、γ２を算
出する（ステップＳ２０４）。補正係数γ１、γ２は、
各々、以下の（３）（４）式によって算出する。

【数３】

【００４５】

【数４】

【００４６】ヒストグラム変形部１０７では、ヒストグ
ラム変形条件設定部１０４で算出された２つの補正係数
γ１、γ２を用いて、メモリ１００に格納されている彩
度ヒストグラムＨ（ｉ）を補正彩度ヒストグラムＧ
（ｉ）に変形する（ステップＳ１０６）。ここで用いら
れる頻度数変換式は、γ１、γ２を用いて以下の（５）
（６）式で定義される。図３（ｂ）に示す曲線は、横軸
を変換前の彩度の頻度数を横軸とし、変換後の彩度の頻
度数を縦軸とする２次元座標系にこの頻度数変換式を表
現したものである。

【数５】

【００４７】

【数６】

【００４８】この変換式によって低い頻度あるいは高い
頻度はそのまま保持され、他のレベルの頻度が平均に近
づくように頻度数変換がなされ、彩度ヒストグラムＨ
（ｉ）を変形した補正彩度ヒストグラムＧ（ｉ）が得ら
れる。ここで、補正彩度ヒストグラムＧ（ｉ）を、頻度
総数で正規化してＧ（ｉ）’とする。正規化した補正彩
度ヒストグラムＧ（ｉ）’は、図３（ｃ）の破線のよう
になり、メモリ１００に格納される。

【００４９】レベル変換手段設定部１０８は、メモリ１
００に格納された変形前の彩度ヒストグラムＨ（ｉ）と
変形後の補正彩度ヒストグラムＧ（ｉ）’を用いて、レ
ベル変換条件を設定する（ステップＳ２０７）。すなわ
ち、このステップＳ２０７では、彩度ヒストグラムＨ
（ｉ）の彩度を変換することにより当該彩度ヒストグラ
ムを補正彩度ヒストグラムＧ（ｉ）’と同一のヒストグ
ラムに変形する場合に必要とされる当該彩度の変換のた
めの彩度変換テーブルを作成する。具体的には、Ｈ
（ｉ）およびＧ（ｉ）’の両者の累積ヒストグラムＨａ
（ｉ）およびＧａ（ｉ）を算出し、各累積ヒストグラム
Ｈａ（ｉ）およびＧａ（ｉ）において累積頻度数が同じ
になるレベル同士を対応させてＬＵＴ（彩度変換テーブ
ルを）を作成する。このＬＵＴ作成方法を図４に示す。

【００５０】図４に示す累積ヒストグラムＨａ（ｉ）に
おいて、ｉが彩度ｉｎのとき累積頻度数がＦとする（矢
印）。この時、累積ヒストグラムＧａ（ｉ）において
累積頻度数がＦとなる彩度ｏｕｔを求める（矢印）。
以後、ｉを取り得る階調数分動かしていき、彩度ｉｎと
彩度ｏｕｔの対を順次求めてゆく。このようにして得ら
れる彩度ｉｎおよび彩度ｏｕｔの対を多数集め、入力画
素の彩度（彩度ｉｎに対応）と補正後の当該画素の彩度
（彩度ｏｕｔに対応）とを対応付けるＬＵＴを作成す
る。

【００５１】以上説明したステップＳ２０２からステッ
プＳ２０７までの操作が、ステップ２０１で分割した各
グループごとに実行される（ステップＳ２０８）。この
結果、ステップ１０１の分割により得られた各グループ
毎にＬＵＴ（彩度変換テーブル）が得られる。

【００５２】次に、本走査について説明する。レベル変
換部１０９では、レベル変換条件設定部１０８により作
成されたＬＵＴを用いて、画像入力装置１０１から供給
された入力画像の画像データのうち彩度に関する情報の
レベル変換を実行する（ステップＳ２０９）。画像出力
装置２１０では、レベル変換部２０９により彩度に関す
る情報についてレベル変換のなされた画像データを出力
する（ステップＳ２１０）。

【００５３】以上説明したように、本実施形態において
は、入力画像において頻度の低い彩度および頻度の高い
彩度についてはレベル変換後においてもそのままの頻度
が維持され、これら以外の中間の頻度の彩度については
レベル変換後における各彩度の頻度が平均に近づくよう
に、彩度のレベル変換が行われるため、入力画像を特徴
を維持したまま全体としての彩度のコントラストが強調
されることとなる。

【００５４】なお、上記実施形態においては、ヒストグ
ラム変形部１０７で用いる頻度数変換式を（５）（６）
式で定義したが、他の関数等で近似してもよい。例え
ば、２つのスプライン関数を合成して図３（ｂ）のよう
な曲線を構成し、頻度数変換式として用いても良い。

【００５５】Ｂ．第２の実施形態図５はこの発明の第２の実施形態である画像処理装置の
構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、出
力デバイスの色再現域データを指定する外部情報指定部
５１１を上述した第１の実施形態に付加したものであ
る。図５における外部情報指定部５１１以外の符号５０
０〜５１０の付された各要素は、図１における符号１０
０〜１１０の付された各要素と対応している。なお、画
像入力装置５０１および画像データ分割部５０２は、上
記第１の実施形態におけるものと同じものであるので説
明を省略する。

【００５６】メモリ５００には、数種類の画像出力装置
の色再現域データが予め格納されている。外部情報指定
部５１１は、このメモリ５００に格納されている数種類
の色再現域データから、使用する画像出力装置５１０の
色再現域データを指定する。指定方法は、外部情報指定
部５１１がユーザとの間で対話を行うことにより、画像
出力装置を指定する情報を取得し、この取得情報に基づ
いて該当する色再現域データを指定するようにしても良
いし、他の方法により画像出力装置５１０の決定がなさ
れた時点でメモリ５００に記憶された色再現域データの
中から該当するものを自動的に指定するような構成にし
てもよい。

【００５７】ヒストグラム計測部５０３は、出力デバイ
スの色再現域で正規化した彩度ヒストグラムＨ（ｉ）を
作成する。この処理の詳細を図６を参照し説明する。

【００５８】まず、ヒストグラム計測部５０３は、入力
画像を構成する各画素の輝度、色相および彩度を求め
る。ここで、ある画素の画像データｐを（ｌ，ａ，ｂ）
とすると、当該画素の輝度Ｌはｌとなり、色相ｈおよび
彩度Ｓ_l,hはａおよびｂから算出される。

【００５９】次に、ヒストグラム計測部５０３は、外部
情報指定部５１１によって指定された色再現域データを
使用して各画素の再現可能最大彩度を求める。図６
（ａ）は、色再現最大彩度を表にしたものである。この
表は、量子化した明度Ｌを行インデックス、同じく量子
化した色相Ｈを列インデックスとした２次元配列テーブ
ルであり、各配列要素ＳＧ_L,H（Ｌ＝０〜２５５，Ｈ＝
０〜２５５）は再現可能最大彩度を格納している。

【００６０】ヒストグラム計測部５０３は、各画素につ
いて、当該画像データｐから算出された輝度ｌおよび色
相ｈに対応する再現可能最大彩度ＳＧ_l,hを図６（ａ）
の表から検索する。

【００６１】次に、ヒストグラム計測部５０３は、各画
素の彩度Ｓ_l,hを各画素の再現可能最大彩度ＳＧ_l,hによ
って正規化することにより、正規化彩度ＳＮ_lを算出す
る。例えば画像データ分割部５０２において画像を２５
６分割した場合、ヒストグラム計測部５０３は、０〜２
５５の各輝度毎に、当該輝度を有する各画素の正規化彩
度ＳＮ_lのヒストグラムＨ（ｌ）を作成する。図６
（ｂ）は、このようにして２５６種類の輝度ｌについて
作成された正規化彩度のヒストグラムＨ（ｌ）を例示し
たものである。

【００６２】ヒストグラム変形条件設定部５０４、特徴
量抽出部５０５および補正係数設定部５０６は上記第１
の実施形態におけるものと同じ構成なので説明を省略す
る。

【００６３】ヒストグラム変形部５０７は、上記第１の
実施形態と同様に、ヒストグラム変形条件設定部５０４
から供給された補正係数を用いてヒストグラムを変形す
る。レベル変換条件設定部５０８では、作成されるＬＵ
Ｔが正規化済みの値なので、図６で示した正規化手順の
逆の手順を実行して、ＬＵＴの値をもとのスケールに戻
す。レベル変換部５０９および画像出力装置５１０は上
記第１の実施形態と同じなので省略する。本実施形態に
おいても、上記第１の実施形態と同様な効果が得られ
る。

【００６４】Ｃ．第３の実施形態図７は、この発明の第３の実施形態である画像処理装置
の構成を示すブロック図である。本実施形態では、彩度
のコントラスト強調だけでなく、画像全体の彩度値を上
下に調整する処理が付加されている。また、上記第１お
よび第２の実施形態のように画像データの分割を行わ
ず、画像全体について一度の処理で彩度の補正を行う。

【００６５】図７において、画像入力装置７０１および
メモリ７００は、上記第２の実施形態と同じなので説明
を省略する。

【００６６】外部情報指定部７１２は、上記第２の実施
形態における外部情報指定部５１１の機能に加えて、後
述する彩度調整部７１３で用いる調整係数を指定する機
能を有している。なお、この調整係数は、ユーザが数値
を直接入力するようにしてもよいし、メモリ７００にあ
らかじめ格納しておいた複数の調整係数から目的にあっ
た係数を指定しても良い。また、過強調防止のため、調
整係数の上限値を入力するようにしてもよい。

【００６７】色空間正規化部７０２は、画像入力装置７
０１を介して供給された画像データを、外部情報指定部
７１２によって指定された画像出力装置７１１の色再現
域データを用いて正規化する。ここで、図８を参照し、
この色空間正規化について説明する。

【００６８】取り扱う画像の色空間がＬ＊ａ＊ｂ＊空間
である場合、入力画像を構成する各画素の画像データ
は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間においておおよそ図８（ａ）のよ
うな形状で分布している。色空間正規化部７０２は、こ
のような分布を示す各画素の画像データに対し、指定さ
れた出力デバイスの色再現域に適応するように正規化を
施し、画像データの色空間での分布を図８（ｂ）に示す
ような円筒形の形状に変化させる。これが色空間正規化
である。

【００６９】このような色空間正規化を行うため、色空
間正規化部７０２は、上記第２の実施形態において図６
を参照して説明したのと全く同じ手順により、各画素の
画像データｐ＝（ｌ，ａ，ｂ）と出力デバイスに対応し
た色再現最大彩度値ＳＧとから、各画素の正規化彩度Ｓ
Ｎ_lを算出し、彩度調整部７１３に供給する。全画素の
彩度の正規化が終了すると、元々は図１０（ａ）に示す
ように色空間に分布していた画像データが図１０（ｂ）
のような形状で色空間に分布することとなるのである。
このように、色空間での正規化を行うことにより、輝度
および色相ごとに再現可能範囲の異なる彩度値を一括し
て扱うことが可能となる。

【００７０】彩度調整部７１３は、色空間正規化部７０
２から供給された正規化彩度値を調整係数により調整す
る。この調整は、外部情報指定部７１２で指定した調整
係数を用いて行ってもよいし、入力された画像から調整
係数を適応的に算出して処理を行っても良い。また、外
部情報指定部７１２で供給される上限値を用いて、調整
係数の上限を判定した値で処理を行ってもよい。

【００７１】本発明が採用するコントラスト強調方法
は、画像全体の彩度の平均値が、処理前と処理後とでほ
ぼ同等となるようなコントラスト強調方法であり、色の
メリハリを出す効果がある。しかし、例えば、全体的に
彩度の低い原画像の場合は、低彩度のなかでしかコント
ラスト強調が実行されない。そこで、画像全体の彩度の
平均値を上下に調整する処理を併用し、画像の彩度が低
い場合は平均値を上げて鮮やかに、また、画像の彩度が
高い場合は平均値を下げて落ちついた画像にした後、更
にコントラスト強調処理で色のメリハリを出せば、非常
に効果的な彩度補正となる。このような理由から本実施
形態では、彩度調整部７１３により画像全体の彩度を調
整した後、コントラスト強調を実行するのである。

【００７２】以下に、調整係数を適応的に算出する処理
の一例を示す。まず、色空間正規化部７０２から供給さ
れる正規化彩度値の中から最大値を検出する。そして、
その最大の彩度値と、出力デバイスの再現可能最大彩度
値（つまり１．０）との比率を調整係数として、正規化
彩度値に乗算し、画像全体の彩度値を調整する。ここ
で、算出した調整係数が外部情報指定部７１２で指定さ
れた上限値よりも大きい場合は、調整係数に上限値を代
入して、正規化した彩度値を乗算する。

【００７３】ヒストグラム計測部７０３では、色空間正
規化部７０２で正規化し、彩度調整部７１３で調整され
た画像データの彩度値に基づいて正規化彩度ヒストグラ
ムを１つ作成する。

【００７４】上述した第２の実施形態では、図６（ｂ）
に示すように、各輝度毎に正規化彩度ヒストグラムを算
出したが、本実施形態ではこのような輝度単位での取り
扱いは行わないため、図６（ｂ）の複数の正規化彩度ヒ
ストグラムをまとめて、画像全体の正規化彩度ヒストグ
ラムを１つだけ作成すればよい。

【００７５】ヒストグラム変形条件設定部７０４からレ
ベル変換部７０９までの構成は上記第１の実施形態にお
けるものと同じなので説明を省略する。

【００７６】色空間逆変換部７１０では、レベル変換部
７０９から供給される画像、つまり、出力デバイス色再
現域で正規化され、さらに彩度コントラスト強調処理を
施した画像を、図８に示すように、もとの色空間に戻す
べく逆変換する。画像出力装置７１１は上記第１の実施
形態におけるものと同じなので説明を省略する。

【００７７】本実施形態では、彩度調整部７１３をヒス
トグラム計測部７０３の前に配置しているが、ヒストグ
ラム計測部７０３の後に配置しても同様の効果を得られ
る。この場合は、ヒストグラム計測部７０３から供給さ
れる正規化ヒストグラムから調整係数を算出して、その
調整係数を用いて正規化ヒストグラムを変形し、ヒスト
グラム変形条件設定部７０４に供給する。本実施形態に
おいても、上記第２の実施形態と同様な効果が得られ
る。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、頻度の低い部分のコントラストを低下させることな
く、また画像の重要な特徴を保持したままで、彩度のコ
ントラスト強調を行うことができおる。また、彩度の補
正を、画像データから得られる彩度ヒストグラムに基づ
いて行うため、過度の強調を防止することができ、ま
た、試行錯誤を行うことなく自動的に各画像に適応した
補正を行うことができる（請求項１〜３）。また、補正
後の画像データを出力する装置の色再現域データにより
彩度ヒストグラムの補正を行うため、当該装置の色再現
域内で効果的な彩度コントラスト強調を行うことができ
る（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態である画像処理装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】同実施形態の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】同実施形態における彩度の補正方法を示す図
である。

【図４】同実施形態における彩度補正のためのＬＵＴ
の作成方法を示す図である。

【図５】この発明の第２の実施形態である画像処理装
置の構成を示すブロック図である。

【図６】同実施形態における正規化彩度ヒストグラム
の作成手順を示す図である。

【図７】この発明の第３の実施形態である画像処理装
置の構成を示すブロック図である。

【図８】同実施形態における色空間正規化および色空
間逆変換を説明する図である。

【図９】従来の画像データのコントラスト強調方法を
説明する図である。

【図１０】従来の画像データのコントラスト強調方法
を説明する図である。

【図１１】従来の画像データのコントラスト強調方法
を説明する図である。

【図１２】出力デバイスの色再現域の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０２，５０２……画像データ分割部（画像データ分割
手段）、７０２……色空間正規化部、１０３，５０３，
７０３……ヒストグラム計測部（彩度ヒストグラム算出
手段）、１０４，５０４，７０４……ヒストグラム変形
条件設定部（補正手段）、１０７，５０７，７０７……
ヒストグラム変形部（補正手段）、１０８，５０８，７
０８……レベル変換条件設定部（補正手段）、１０９，
５０９，７０９……レベル変換部（補正手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像を構成する画像データの彩度ヒ
ストグラムを求め、該彩度ヒストグラムにおいて頻度の
高い彩度および頻度の低い彩度が各々現状の頻度を維持
し、その他の彩度の頻度が平坦に近づくように各画像デ
ータの彩度の補正を行うようにしたことを特徴とする画
像処理装置。
【請求項２】入力画像を構成する画像データを各画素
の輝度により複数のグループに分類する画像データ分割
手段と、前記各グループ毎に、各画像データの彩度ヒストグラム
を算出する彩度ヒストグラム算出手段と、前記各グループ毎に、当該グループの彩度ヒストグラム
において頻度の高い彩度および頻度の低い彩度が各々現
状の頻度を維持し、その他の彩度の頻度が平坦に近づく
ように当該グループに属する各画像データの彩度の補正
を行う補正手段と、を具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】補正後の画像データを出力する装置の色
再現域データに基づいて彩度を正規化し、正規化した彩
度を用いて前記彩度ヒストグラムを算出する手段を具備
し、この手段により正規化のなされた彩度ヒストグラム
に基づいて前記画像データの彩度の補正を行うことを特
徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】前記画像データの彩度の補正が、ａ．前記彩度ヒストグラムにおける頻度の高い彩度およ
び頻度の低い彩度が各々現状の頻度を維持し、その他の
彩度の頻度が平坦に近づいた補正彩度ヒストグラムを前
記彩度ヒストグラムから生成するヒストグラム変形処理
と、ｂ．前記彩度ヒストグラムの彩度を変換することにより
当該彩度ヒストグラムを前記補正彩度ヒストグラムと同
一のヒストグラムに変形する場合に必要とされる当該彩
度の変換のための彩度変換テーブルを作成する変換条件
設定処理と、ｃ．前記彩度変換テーブルにより前記各画素に対応した
各画像データの彩度を変換する彩度変換処理と、により構成されることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１の請求項に記載の画像処理装置。
【請求項５】前記ヒストグラム変形処理が、ａ１．前記彩度ヒストグラムの特徴量を抽出する過程
と、ａ２．この特徴量をパラメータとした非線形関数であっ
て、低い頻度および高い頻度は各々現状と同じ頻度に変
換し、その他の頻度は平坦化された頻度に変換する非線
形関数を求める過程と、ａ３．前記非線形関数により、前記彩度ヒストグラムに
おける頻度の変換を行う過程と、により構成されることを特徴とする請求項４記載の画像
処理装置。