(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的に符号化された自然景観画像の複製における露光を変更する方法であって、
ａ）色濃度信号によって電子的に符号化された自然景観画像を受け取るステップと、
ｂ）少なくとも１つの信号が、画像の明度を表すとともに、明度のＬ個のレベルに対して定義されるフォーマットに、色濃度信号を変換するステップと、
ｃ）明度信号を、それぞれが画像の望ましい明るさ及び暗さを示す１対の所定しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkに比較し、比較に応答して多状態信号を生成するステップと、
ｄ）明度信号が、しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkの両方を越える、又はしきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのどちらも越えない明るさ又は暗さを有するということを信号状態が示す場合に、次の画像処理器に信号を記憶させ、それによって、電子的に符号化された画像を変更なしでさらなる処理のために送るステップと、
ｅ）明度信号が、しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのうちのどちらか１つを越える暗さ又は明るさの値を有するということを示す信号状態に応答して、
【数１】
0003640989.tif 000018
という関数を計算するステップであり、ここで、Ｉは画像の規定離散領域における画像明度であり、γが、
【数２】
0003640989.tif 000019
として与えられるステップと、
ｆ）指数関数γによって、目的複製デバイスのトーン複製特性を調整するステップと、
を含む露光変更方法。
【請求項２】
カラー画像を印刷する準備をするとともに、電子的に符号化された自然景観画像の複製における露光を変更する露光調整システムを含む画像処理システムであって、
ａ）色濃度信号によって電子的に符号化された自然景観画像を受け取るとともに記憶するメモリと、
ｂ）色濃度信号を画像明度信号フォーマットに変換する色空間変換回路であり、ここで、少なくとも１つの信号が、画像明度Ｉを示すとともに、明度のＬ個のレベルに対して定義される、前記色空間変換回路と、
ｃ）それぞれが画像の望ましい明るさ及び暗さを示す１対の所定しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkと明度信号とを入力として受け取り、少なくとも１つの多状態出力信号を提供するしきい値回路と、
ｄ）状態信号に応答して、明度信号が、しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkの両方を越える、又はしきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのうちのどちらも越えない明るさ又は暗さの値を有するということを信号状態が示す場合に、次の画像処理エレメントへの電子的符号化自然景観画像の直接的な転送をコントロールし、また、明度信号がしきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのうちのどちらか１つを越える明るさ又は暗さの値を有するということを示す信号状態に応答して、計算信号を生成する論理コントローラと、
ｅ）γ算定回路であって、γの値を、
【数３】
0003640989.tif 000020
によって求める、前記γ算定回路と、
ｆ）指数関数γによって、指定複製デバイスのトーン複製特性を調整する手段と、
を含む画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、絵的景観を有するデジタル符号化画像の外観を改良する方法及び装置に関し、さらに詳細には、絵的景観を有するデジタル符号化画像における露光を改良する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来は、コピー機又はスキャン・トゥー・プリント（scan to print ；走査して印刷を行う）画像処理システムは一般に、入力画像を可能な限り正確に複製するため、即ちコピーするために使用された。よってコピー機は、可能な限り正確に、きずも何もかもコピーしていた。しかしながら顧客が、文書複製の要求に詳しくなるにつれて、彼らは、正確なコピーが必ずしも彼らの欲する所ではないということを認識する。その代わりに、彼らはむしろ、可能な限り質のよい文書出力を得たいと思うのである。最近まで、コピー機又はスキャン・トゥー・プリントシステムの出力した画像の質は、入力した文書の質に直接関係していた。非常に日常的な入力文書の１つに、写真がある。不具合なことに、フォトグラフィは、特にアマチュアの場合には正確な技術ではなく、元の写真の質が悪いことがしばしばある。あるいはまた、技術が劣っていること、写真の古さ又は画像の劣化変動等により、満足できない望ましくない様相を呈する写真となる。そこで望ましいのは、写真をできる限り質良くコピーすることであり、オリジナルをそのままコピーすることではない。
【０００３】
画像に対してなすことのできる１つの改良は、画像のダイナミックレンジ（dynamic range ）にわたるバランスの悪い濃度分布を修正することである。この処理は、露光調整と特徴付けられることがある。複製システムに入力されるデジタル入力画像は、コピー機、スライドスキャナ（slide scanner ）、フラット−ベッドスキャナ（flat-bed scanner）、カメラ等の多様な入力源から入ってくる。多くの場合、画像の表現は、未知の源、又は、ある欠陥（不良）を呈する可能性のあるもの、に由来する。１つの一般的な欠陥は、画像のデジタル表現が、可能濃度値レンジにわたってバランスのとれていない濃度分布を有する、即ち、有限レンジの可能濃度値をカバーしているだけである、ということである。これは、画像のダイナミックレンジの知覚に関するコントラストとは違う。コントラスト調整は、知覚される画像コントラストを変化させるであろうが、一般に「明るすぎる」とか「暗すぎる」といった露光レベルを有する画像には、限られた改良を行うだけである。この種の画像を修正するために、露光及びコントラストを推定し、必要な場合には改良しなければならない。画像ヒストグラムを使用する多くのコントラスト調整が、当該分野で知られている。画像の外観を改良する目的のヒストグラム操作は、アール．シー．ゴンザレス（R. C. Gonzales）及びビー．エイ．フィッツ（B. A. Fittes）による「相互作用的画像改良のためのグレーレベル変換（Gray level transformation for interactive image enhancement ）」[ １９７５年遠隔有人システムでの第２会議の議事録(Proc. Second Conference on Remotely Manned System）］；イー．エル．ホール（E. L. Hall）の「コンピュータ画像改良のためのほとんど均一な分布（Almost uniform distribution for computer image enhancement）」（IEEE Trans. Comput. C-23, 207-20，1974年）；ダブリュ．ケイ．プラット（W. K. Pratt ）の「デジタル画像処理（Digital Image Processing）」（Wiley, New York, 1978 年）；エム．ピー．エクストロム（M. P. Ekstrom ）の「デジタル画像処理技術（Digital Image Processing Techniques ）」（Academic Press, Orlando, 1984 年）；ジェイ．シー．ルス（J. C. Russ）の「画像処理ハンドブック（The Image Processing Handbook ）」（CRC Press Boca Raton, 1992年）で述べられている。
【０００４】
アール．シー．ゴンザレス及びピー．ウィンツ（P. Wintz）の「ヒストグラム変更技術による画像改良（Image Enhancement by Histogram Modification Techniques）」（Addison-Wesley Publishing 、1977年、デジタル画像処理（Digital Image Processing） P. 118 〜）において、当該分野で知られるヒストグラムフラットニング関数（histogram flattning functions ）が述べられていることも注記する。
【０００５】
画像が、画像ダイナミックレンジにわたってバランスのとれていない濃度分布を有する場合には、そのような画像は、コントラストは良いと特徴付けることができるかもしれないが、明るすぎるか暗すぎるかのどちらかである。暗い画像を例にとると、その画像は、次の関数に従って、均一的に明るくされることができる。
【０００６】
【数４】
0003640989.tif 000002
【０００７】
しかしながら、この操作により背景は明るくなる傾向があるが、望ましい改良は得られない。
【０００８】
別法としては、次の関数に従って、暗い画像に固定値を乗じることができる。
【０００９】
【数５】
0003640989.tif 000003
【００１０】
数５は、画像のダイナミックレンジにわたって濃度分布を線形にストレッチする傾向がある。
【００１１】
第３の選択として、暗い画像を次の関数に従って変更することが可能である。
【００１２】
【数６】
0003640989.tif 000004
【００１３】
（ここで、０≦Ｉ≦１である）
【００１４】
数６は、画像を非線形に変更する。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明の１つの態様に従えば、電子的に符号化された自然景観画像の複製における露光を変更する方法が提供され、該方法は、以下ａ〜ｆのステップを含む。ａ）電子的に符号化された自然景観画像を受け取るステップであり、該符号化が赤−緑−青信号に関して行われる上記ステップと；ｂ）信号を輝度／クロミナンス信号フォーマットに変換するステップであり、少なくとも１つの信号が全体の画像の明度（intensity）を示す前記変換ステップと；ｃ）明度信号から、明るい入力明度（明るさ）信号Ｉlight と暗い入力明度信号Ｉdarkとを求めるステップと；ｄ）明るい明度信号及び暗い明度信号を、それぞれが満足のいく画像の明るさ及び暗さを示す１対の所定しきい値信号Ｔlight 及びＴdarkに比較し、比較に応答して４状態信号を生成するステップと；ｅ）信号状態が、両しきい値を越える、又はどちらのしきい値も越えないということを示す場合に、電子的符号化画像を、変更なしで、さらなる処理に送るステップと；ｆ）信号状態が、１対の所定しきい値のうちの１つを越える場合に、元の電子的符号化信号を、
【００１６】
【数７】
0003640989.tif 000005
【００１７】
に基づいて処理し、ここで、Ｉinは、画像の既定離散領域における入力画像明度であり、Ｉout は、同じ位置における出力画像明度である。γは、暗い画像に対しては、
【００１８】
【数８】
0003640989.tif 000006
【００１９】
明るい画像に対しては、
【００２０】
【数９】
0003640989.tif 000007
【００２１】
を使用して決定される。ここで、定数Ｃは、再正規化のために使用され、０≦Ｉin≦１の場合にはＣ＝１、そして０≦Ｉin≦２５５の場合にはＣ＝２５５である。
【００２２】
本発明の別の態様に従えば、γは、（Ｉlight 、Ｉdark）が、値の１００％にセットされる場合と、（Ｉlight 、Ｉdark）が値の９５％にセットされる場合のデータを用いて計算され、その結果は条件付きで平均される。随意に、様々なしきい値が、各々の数値を求めるために提供される。
【００２３】
本発明の別の態様に従えば、入力画像明度から推定（計算）された露光変更が、レッド−グリーン−ブルー信号によって電子的に符号化された自然景観画像中の各分離部分に与えられる。
【００２４】
本発明は、暗い領域又は明るい領域において、データの存在が多すぎるかどうかを決定するように作用する。画像がこのような特徴を有する場合には、γの値は、ヒストグラム又はある領域へのデータ分布にバランスをもたせるように算定される。γ＞１の場合には、データは、明度がより低くなるようにストレッチされ、一方、γ＜１の場合には、データは、明度がより高くなるようにストレッチされる。上述の発明のプロセスは、好適実施例において、付加的コントラスト調整プロセスを伴う露光コントロール方法を教示する。
【００２５】
本発明の請求項１の態様によれば、電子的に符号化された自然景観画像の複製における露光を変更する方法であって、ａ）色濃度信号によって電子的に符号化された自然景観画像を受け取るステップと、ｂ）少なくとも１つの信号が、画像の明度を表すとともに、明度のＬ個のレベルに対して定義されるフォーマットに、色濃度信号を変換するステップと、ｃ）明度信号を、それぞれが画像の望ましい明るさ及び暗さを示す１対の所定しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkに比較し、比較に応答して多状態信号を生成するステップと、ｄ）明度信号が、しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkの両方を越える、又はしきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのどちらも越えない明るさ又は暗さを有するということを信号状態が示す場合に、次の画像処理器に信号を記憶させ、それによって、電子的に符号化された画像を変更なしでさらなる処理のために送るステップと、ｅ）明度信号が、しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのうちのどちらか１つを越える暗さ又は明るさの値を有するということを示す信号状態に応答して、
【数１０】
0003640989.tif 000008
という関数を計算するステップであり、ここで、Ｉは画像の規定離散領域における画像明度であり、γが、
【数１１】
0003640989.tif 000009
として与えられるステップと、ｆ）指数関数γによって、目的複製デバイスのトーン複製特性を調整するステップと、を含む。
【００２６】
本発明の請求項２の態様によれば、カラー画像を印刷する準備をするとともに、電子的に符号化された自然景観画像の複製における露光を変更する露光調整システムを含む画像処理システムであって、ａ）色濃度信号によって電子的に符号化された自然景観画像を受け取るとともに記憶するメモリと、ｂ）色濃度信号を画像明度信号フォーマットに変換する色空間変換回路であり、ここで、少なくとも１つの信号が、画像明度Ｉを示すとともに、明度のＬ個のレベルに対して定義される、前記色空間変換回路と、ｃ）それぞれが画像の望ましい明るさ及び暗さを示す１対の所定しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkと明度信号とを入力として受け取り、少なくとも１つの多状態出力信号を提供するしきい値回路と、ｄ）状態信号に応答して、明度信号が、しきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkの両方を越える、又はしきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのうちのどちらも越えない明るさ又は暗さの値を有するということを信号状態が示す場合に、次の画像処理エレメントへの電子的符号化自然景観画像の直接的な転送をコントロールし、また、明度信号がしきい値信号Ｔlight 、Ｔdarkのうちのどちらか１つを越える明るさ又は暗さの値を有するということを示す信号状態に応答して、計算信号を生成する論理コントローラと、ｅ）γ算定回路であって、γの値を、
【数１２】
0003640989.tif 000010
によって求める、前記γ算定回路と、ｆ）指数関数γによって、指定複製デバイスのトーン複製特性を調整する手段と、を含む。
【００２７】
【実施例】
図１は、従来のように、カラー画像の場合のＲＧＢ空間か、白黒画像の場合の濃度空間か、のどちらかで定義される画像信号を生成する白黒又はカラースキャナであり得るスキャナ１０を示す。扱うこれらの画像は、自然を絵的に表したもの、即ち、自然景観を表すものである。コンピュータによって生成された画像を、自然景観を表すものとみなすこともできるが、本実施例で意図する画像クラスは主に、走査された写真である。画像自体は画素によって定義され、ここで、各画素は、白レベル（例としてのシステムでは、最大値）と黒レベル（例としてのシステムでは、最小値）の間で変化するデジタルグレー値を有する電気又は電子信号のことである。算定が８ビット情報に基づいてなされ得る一般的に望ましいシステムでは、２５６レベルのグレーが使用可能である。画素はまた、位置によって識別される、即ち画素は、画像中で唯一つの領域を規定し、走査線中の位置、及び１ページ中の走査線位置によって識別される。従ってカラーは、画像中の各カラー画素に対する複数のトリプレット（三つ組）のグレー画素によって表され、各グレー画素トリプレットは、各分離部分においてカラーを定義し、それらが一緒になってカラー画素が形成される。
【００２８】
スキャナ１０の出力を、自動画像改良システムに送ることができ、本文中で該自動画像改良システムについてのさらになる定義を行うこととする。我々の目的のために、自動画像改良システムは、文書内の画像のタイプを識別することのできるセグメンテーションシステムと、本発明は連続階調（トーン）の自然景観画像に効力を発揮するので、望ましい場合には、スクリーン解除システムと、を含み得る。本文中で述べる自動画像改良システムの出力は最終的に、プリンタ、ＣＲＴ、又はその他同様物に送られることが想定されるであろう。このようなデバイスは、多くの特徴を有し得ると共に、レーザプリンタ、又はインクジェットプリンタ、又はＬＥＤディスプレイ、又はＣＲＴディスプレイであり得る。しかしながら、そのようなデバイスへの一般的な要求として、グレーの絵画像を表現するということがある。これは、グレー印刷又は疑似（pseudo )グレー印刷によりなされ得る。
【００２９】
本画像改良システムを動作するためのデータを引き出すために、コピープラテン上に置かれ、文書の画像を表す信号を生成するためにスキャナの電子光学システムによって走査される文書をプレスキャン（prescan 、事前走査）してもよい。別法としては、前もって走査された又はあるその他のシステムから引き出された画像を、メモリから自動画像改良システムに送ることが可能であり、この場合には、受け取られた画像を必要に応じてサンプリングする。
【００３０】
プレスキャンは、不完全にサンプリングされた状態で実行され得る、即ち、画像を、改良する目的で、システムの最終的な分解力でサンプリングする必要はない。実際上は、画像全体を表すとともに、画像全体にわたって離散する比較的少ない数の画素が、この目的のために画像を正確に表現することができるということが決定した。特定の実施例では、ほぼ５１２画素×５１２画素における画像から得られた画素ブロックを使用する。この選択の第１の目的は、ソフトウェア画像改良システムが絵画像を処理することのできる速度を改良することである。一般的な画像分解におけるサンプリングでは、本文中で十分に述べられる発明のプロセスにおいて見られる結果が改良されず、また必要なソフトウェア処理時間が多大に増大される。これから述べる発明のプロセスのハードウェアを、画像を不完全にサンプリングしないように設計することが可能である。
【００３１】
本発明を使用するシステムを、概して図１のように示すことができ、図１では、ＲＧＢ色空間によって定義された自然景観画像をまず、色空間変換器１２に送り、色空間変換器１２は、ＲＧＢ信号を、改良処理のために選択される色空間（後程明らかにする）に変換する。後述し且つ算定する修正値は、ページバファッリングを必要としないプレスキャニングプロセスにおいても算定され得るが、便宜上、ページバッファメモリ１１の形態をとる中間画像記憶器を設けてもよい。色空間変換器１２の出力は、後で詳細に述べるように、自動画像改良デバイス１４により処理され、デバイス１４は、プリンタ１８等の出力デバイスのＴＲＣ（tone reproduction curve 、階調複製曲線）コントローラ１６を駆動する信号を生成する。ＴＲＣコントローラ１６は、プリンタ１８又はその他の出力デバイスへの次なる転送のために、処理されたデータを任意の出力バッファ２０に送る。後でより十分に述べるように、本発明は、画像毎にＴＲＣを変更する。ＴＲＣコントローラ１６が、デバイス独立データストリームを、印刷又はディスプレイのために用いられるデバイス依存データに調整するために一般に使用されるＴＲＣコントローラと、独立的に又は一体的に働くということは明白であろう。
【００３２】
ここで、本発明の実施を述べる前に、本発明の原理を述べることにする。ここで、複製する目的で、真のグレー（real gray ）ではなく疑似グレー（pseudo gray ）（中間調バイナリー）で表している図２のグレー写真又はグレー画像を参照すると、図３で示す、実際のグレー写真のヒストグラム関数Ｈ（Ｉ）は、図２の写真の各可能入力明度（明るさ）レベルにおける画素群マップである。例えば８ビット空間のような複数ビット（マルチビット）空間での操作の場合には、輝度レベルが０〜２５５に分布するということがわかるであろう。低い方の濃度レベルに画素群がないという事実からわかるように、この写真は明るすぎる。図４では、全体的な入力画像の明度を表す入力信号Ｉinを、印刷又はディスプレイされる明度を表す出力Ｉout に写像するシステム伝達関数を示す。図示されるように、Ｉが減少するにつれて、画像が暗くなる、又は画素の濃度が比較的高くなり、一方Ｉが増加するにつれて、画像は明るくなる、又は画素の濃度が比較的低くなる。ＩinとＩout の関係を次のように記述する。
【００３３】
【数１３】
0003640989.tif 000011
【００３４】
線形システムの場合には、上記関係は以下のようになる。
【００３５】
【数１４】
0003640989.tif 000012
【００３６】
従って
【００３７】
【数１５】
0003640989.tif 000013
【００３８】
である。
【００３９】
関数Ｈ（Ｉ）は、画像（又は画像部分）のヒストグラムを示すとともに、Ｉの各レベルにおける画素数、即ち画像の明度（intensity ）を表示する。この場合の関数は、Ｉmin とＩmax 間で変動する。
【００４０】
Ｉinに、基準値Ｔdark＝Ｄ（ここでＴdarkは、露光状態のよい画像が通常含んでいる暗さのレベルを表す）を与えると、ＴdarkとＩdarkの差は、指数γの望ましい変化を示す。従って、ＩinとＩout に関する新しい曲線を以下のように定義することができる。
【００４１】
【数１６】
0003640989.tif 000014
【００４２】
ここで、
【００４３】
【数１７】
0003640989.tif 000015
【００４４】
である。
【００４５】
値２５５は、システム内のグレーレベルの数により変化し、あるいはまたグレーレベル数によって示される。
【００４６】
プロセスは、露光状態のよい画像が通常含んでいる明るさのレベルを十分には有さない画像に対しても、明るいしきい値Ｌと測定される明度Ｉlight とを使用することによって、実質的に同様に作用することができる。図４では、図示を簡略にするために、単純な関係であるＩdark＝Ｉmin とＩlight ＝Ｉmax を用いた。
【００４７】
実行される自動画像改良デバイスの各処理機能を見るとともに図１を参照すると、第１のステップにおいて、スキャナ１０等から最初に受け取られた最初のカラー画像データは、最初はＲＧＢ空間、即ち赤−緑−青の色空間にあると仮定し、発明のプロセスのために、上記最初のカラー画像データを、まず色空間変換器１２において輝度空間（ＹＣ1 Ｃ2 ）に変換しなければならない。その他の画像処理のために、ＲＧＢ値を輝度／クロミナンス空間に変換することは一般的であるので、画像がすでに輝度空間にあることが可能である。ＹＣ1 Ｃ2 空間は、発明のプロセスを達成するのに使用可能な空間であるが、１つの項が、ＸＮＳＳ２８９００５（１９８９年）の「ゼロックスカラー符号化基準（Xerox Color Encoding Standard ）」のゼロックスＹＥＳのＹのような全体的な画像の明度又は濃度に関係を有する表現（式）へのあらゆるセットの色座標も使用可能である。どんな空間を使用しても、明るさ又は暗さという人間の視覚に関係する要素を有していなければならない。以下の例では、ゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）のＹＥＳ色空間を用いて本発明を述べる。
【００４８】
ここで、上記ゼロックスＹＥＳ色空間について記す。ゼロックスのＹＥＳ線形カラーモデルは、色を、輝度（luminance ）Ｙと、２つのクロミナンス（chrominance ) 値Ｅ及びＳによって特定する。Ｙ、Ｅ、及びＳを以下のように定義する。
【００４９】
Ｙ＝  ０．２５３  Ｒ  ＋  ０．６８４  Ｇ  ＋  ０．０６３  Ｂ
Ｅ＝  ０．５０    Ｒ  −  ０．５０    Ｇ
Ｓ＝  ０．２５    Ｒ  ＋  ０．２５    Ｇ  −  ０．５０    Ｂ
【００５０】
Ｒ、Ｇ、Ｂは、標準原色の三刺激値であり、それらは、等しい三刺激値が、白と同じ色度（chromaticity）を有する刺激値を定義するように基準化されている。
【００５１】
Ｅ及びＳは、クロミナンス又は反対色値（opponent-color value）である。Ｅはレッド−マイナス−グリーン、そしてＳはイエロー−マイナス−ブルーである。クロミナンスは、無彩色に対してゼロである三刺激値であり、無彩色は、白と同一の色度を有する刺激値である。定義では、Ｒ、Ｇ、Ｂ三刺激値は、無彩の刺激値に対して等しく、Ｅ及びＳの値はゼロである。全ての生成可能な色に対して、Ｙは負ではなく、一方Ｅ及びＳは、負又は正のどちらかになり得る。
【００５２】
ゼロックス／ＹＥＳ線形カラーモデルは、ゼロックス／ＲＧＢ線形カラーモデルと同じ色度値を有する原色を特定するが、必ずしも同じ白色点を特定するとは限らない。このことは、Ｅ及びＳ値が、基準化のために使用されるいかなる白色点に対してもゼロであるということを保証する。しかしながら、Ｙ値は、ＣＩＥ標準観測者にとってその標準の白色点を使用する場合のみ、輝度となる。異なる白色点が使用された場合におけるゼロックス／ＹＥＳ線形カラーモデルの使用法は、上記文献のセクション６．３に記載されている。
【００５３】
ゼロックス／ＹＥＳ線形カラーモデルは、白黒両立式カラーモデルであり、それは、テレビ放送のナショナルテレビジョンシステム委員会（National Television System Committee、ＮＴＳＣ）の使用する輝度−クロミナンスシステムに類似する。双方の利点は、輝度及びクロミナンスとして符号化された色を受け取る白黒デバイスが、クロミナンスを無視し、輝度のみを用いることによって、簡便にグレースケール表示を得ることが可能であるということである。
【００５４】
色空間変換は、全体のシステムにおけるいくつかの機能に対して必要とされ得るということが経験から示されるので、図１では色空間変換を自動画像改良デバイスから独立させて示す。決定された修正がＲＧＢチャネルに与えられる場合には、クロミナンス信号が無視されるので、いくつかの実施例では、ＲＧＢカラーデータを、自動露光コントロールのために純明度データに変換することが重要であるということに注意すべきである。別の実施例において、決定された修正がＹＣ1 Ｃ2 データのＹ要素に与えられると、この場合には、クロミナンス信号を維持しなければならない。図５では、露光修正１００を第１番目におく複数の機能として、自動画像改良をより詳細に示す。この機能の次には、特定の順番はないが、色（カラー）シフト１０２、コントラスト調整１０４、及び画像鮮明化１０６がくる。全体的な露光修正は、画像改良プロセス中のどの順番においても行うことが可能であるが、最初に行うのが好ましい。
【００５５】
図６を参照すると、ヒストグラム信号生成器２００において、ヒストグラム信号Ｈ（Ｉ）がＹから生成される。この地点で、信号の経路は、後で説明するように、γの値を写真内の２つの異なる範囲において求めることができるように分岐する。比較器２０２及び比較器２０２ａで、Ｉdark100 及びＩlight100に対してはＨ（Ｉ）の全レンジの１００％を、そしてＩdark90及びＩlight90 に対してはＨ（Ｉ）の全レンジの９０％を用いて、信号ＩdarkをＴdarkと比較するとともに、Ｉlight をＴlight と比較する。４つの可能なケースが、各レンジに対するこの比較から得られ、それらを２ビット信号応答として以下のように表すことができる。
【００５６】
【表１】
0003640989.tif 000016
【００５７】
可能な応答を見ると、応答００は、画像が可能な全ダイナミックレンジを使用する良い画像であることを示すということがわかる。応答１１は、画像の何か他のものが悪いということを示し、画像は別のプロセスによって良いものに修正される。応答１０及び０１は、露光コントロールに対する適切な状況を示す。論理コントロール２０４は、比較器２０２の応答に依存する処理の残りをコントロールする。００及び１１の場合には、論理コントロール２０４は、修正されない信号を次の処理ステップに送るか、又は、データが露光修正システムでは処理されないということを示す。アプリケーション（適用）によって、信号００及び１１は１つの信号にされ、そのようなアプリケーションにおいては、合計で、露光コントロールに対する３つの信号ケースとなる。０１及び１０の場合にはそれぞれ、明るさプロセッサ２１０及び暗さプロセッサ２１２がイネーブル（動作可能）にされる。これらのプロセッサの各々は、次の関数で算定を行う。
【００５８】
【数１８】
0003640989.tif 000017
【００５９】
ここで、実際のケース０１及び１０に依存して、Ｄ、Ｌは暗さのしきい値Ｔdarkか明るさのしきい値レベルＴlight かのどちらかであるとともに、Ｉdarkは暗い明度値、Ｉlight は明るい明度値である。
【００６０】
ある可能な実施例では、応答０１、即ち画像が明るすぎる場合の算定を図８で示すように、システムに対してＴdark及びＣは定数であるので、Ｉdarkの値によって索引付けされる１対のルックアップテーブルを使用することができ、そのルックアップテーブルにはＩlight 又はＩdarkに対する２５６個だけの値があるので、かなり十分な結果が生じる。よって図８では、信号Ｈ（Ｉ）は、１００％のレンジに対する最小値（ＭＩＮ）検出器２５０によって処理され、γに対する事前計算値がロードされているルックアップテーブル（ＬＵＴ）２５２へのアドレスとして信号Ｉdark100 が生成される。別法として、式を計算するための多くの回路構成がある。
【００６１】
応答１０、即ち画像が暗すぎる場合の計算の便利な方法は、信号加算器２８０においてあらゆる濃度値から２５５を引く（又は、図９で示すように（−２５５）を加算する）ことによって画像を反転させ、最小値検出器２８２を使用してケース０１と同じように画像を処理し、γに対する事前計算値がロードされているルックアップテーブル（ＬＵＴ）２８４へのアドレスとして信号Ｉdark100 を生成する。この操作の結果、γ＞１が、暗すぎる画像に対して算定されるが、このγは反転されたデータに対して与えられたものである。本実施例の利点は、明るすぎる画像と暗すぎる画像を対照的な方法で処理することである。
【００６２】
図９で示す実施例において入力明度値を反転したとしても、値Ｔdark及びＴlight は異なり得る。それらが異なっていなければ、同じルックアップテーブルを使用することができるであろう。ルックアップテーブルは、ＲＡＭ若しくはＲＯＭメモリにおいて、又はフロッピーディスク等を含むその他の電子的記憶デバイスにおいて記憶されることが可能であることが、疑いなく理解されるであろう。
【００６３】
ルックアップテーブル２５２及び２８４の出力が値γであり、それを使用してＴＲＣ写像配列
（構成）の調整を行う。一般に、トーン複製をコントロールするトーン複製修正生成器は、修正されない応答によってアドレスされるＴＲＣを、修正応答のルックアップテーブルを提供することによって調整する。γによって定義される指数関数を各修正応答に適用し、露光修正応答を得ることができる。次に、決定されたＴＲＣ関数を、輝度／クロミナンス空間で定義される画像の輝度値に適用し、それによって許容可能な結果が生成される。さらに、同じＴＲＣ曲線を、最初に定義された画像の各赤、緑、及び青の画像構成成分に適用することができる。これによって、幾分良い結果が生成される。
【００６４】
図６を再び参照すると、結果がダイナミックレンジの端において画像の異常を生じていないことを確認するために、データの中間的な９０％、又はデータのその他のパーセンテージに対して同じ演算を用いることが可能であり、それによって、演算されたデータが画像又は写真を実際に表現することとなる。同じ又は異なるしきい値Ｔlight 又はＴdarkが使用され得る。Ｈ（Ｉ）90を用いるというこを除けばＨ（Ｉ）90はＨ（Ｉ）100 と同じように処理され、測定された暗い及び明るい入力明度値Ｉdark90及びＩlight90 が得られる。処理Ｈ（Ｉ）90及びＨ（Ｉ）100 に続いて、結果として生じたγ100 及びγ90の妥当性をチェックする。様々な妥当性チェックが行われる。第１の妥当性チェックは、γ100 とγ90の両方をγの所定レンジに比較することである。０．５〜２．０のレンジが、良い結果をもたらすレンジであるということが判った。さらに、γ100 値とγ90値との相違又は一致を決定する。ケース０１及び１０を反転状態ケースとして処理し、γ＞１を得る好適実施例では、γの値は、約０．５の所定レンジ内、即ちγ90−γ100 ≦０．５内にある場合には一致していると考えられる。γの値が一致していれば、それらを平均する。もしそうでなければ、γ90値を放棄する。
【００６５】
図１０及び図１１は、ステップ３００においてｒ、ｇ、ｂデータを受け取る発明のプロセスを示すフローチャートである。ステップ３０２において、ｒ、ｇ、ｂデータをＹＥＳ値に変換する。ステップ３０４で、ヒストグラム信号Ｈ（Ｉ）をＹ信号から引き出す。ステップ３０６及びステップ３０８において、処理が、Ｈ（Ｉ）の１００％レンジの処理と９０％レンジの処理とに分岐する。ステップ３０８、３１０、及び３１２の間に、Ｈ（Ｉ）の最大値Ｉlight100と、Ｈ（Ｉ）の最小値Ｉdark100 がそれぞれ、しきい値Ｔlight 及びＴdarkに比較され、画像の処理を続けるかどうかが決定される。応答（処理を終了するステップ３１２のイエス応答とステップ３１０のノー応答）に依存して、画像が明るすぎる場合にはステップ３２２において、そして画像が暗すぎる場合にはステップ３２０において、数１８を計算することによってγの値が求められる。ステップ３２４では、γ100 及びγ90に対する初期値が相違点を見出すために比較され、γ90とγ100 の差が規定値Δγより大きい場合には不一致であるということに達する。ここで、図１０と図１１において略述される実施例において良い結果を生じるためには、Δγの値は０．５であることがわかった。不一致と検出された場合には、γ90値を無視してγ100 値のみをさらなる処理に用いる。ステップ３２６では、γ100 値を所定レンジと比較するが、この場合にはγ100 ≦２が良い結果を生じるということがわかった。ケース０１をケース１０の反転であるとしない実施例では、γ100 をレンジ数＜１と比較するということに気付くべきである。ステップ３２６では、γ100 値が所定レンジ外にある場合には、γ100 値をレンジにする。ステップ３２８では、ブロック３２４でのノー決定の場合に、最終的なγをγ90及びγ100 値の重み付け合計として算定するが、ここでは簡易性のために等しい重み付け（equal weighting ）を用いた。ステップ３２４でのイエス決定の場合、最終的なγを、ステップ３３０において、γ100 であると決定する。ステップ３３２では、入力明度値を対応する出力明度値に写像してＴＲＣを生成する。従って、ステップ３２４〜３３０は、暗すぎる画像、即ちケース１０に対して実行されるが、入力画像の明度に対して適用される最終的なＴＲＣを得るために、結果として生じたＴＲＣ（Ｙの値が１より大きい）をステップ３３６で反転しなければならないという違いがある。
【００６６】
【発明の効果】
本発明では、絵的景観を有するデジタル符号化画像の外観を改良する方法及び装置が提供され、露光を改良することによって、絵的景観を有するデジタル符号化画像を、「明るすぎる」又は「暗すぎる」ことのなく質良く複製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を使用するシステムのブロック図である。
【図２】処理の例としてのグレー画像を擬似フォーマットで示す。
【図３】図２の実際のグレー画像のヒストグラムを示す。
【図４】本発明の操作の原理を示す。
【図５】本発明を使用する自動画像改良システムを示す。
【図６】露光改良論理信号生成器のブロック図を示す。
【図７】暗さ及び明るさプロセッサに対するコントローラを示すブロック図である。
【図８】明るさプロセッサに対するガンマ生成器のブロック図である。
【図９】暗さプロセッサに対するガンマ生成器のブロック図である。
【図１０】本発明の処理を示すフローチャートを示す。
【図１１】本発明の処理を示すフローチャートを示す。
【符号の説明】
１０    スキャナ
１１    ページバッファメモリ
１２    色空間変換器
１４    自動画像改良器
１６    ＴＲＣ
１８    プリンタ、ディスプレイ
２０    出力バッファ
２００    ヒストグラム生成器
２０２、２０２ａ    比較器
２０４    論理コントロール
２１０    暗さプロセッサ
２１２    明るさプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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