(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡張カラー範囲のカラー値を有するデジタル画像を、限定カラー範囲を有する記憶カラー空間の中で表現する方法であって、
前記拡張カラー範囲デジタル画像のカラー値を前記限定カラー範囲内に収まるように調整して、限定カラー範囲デジタル画像を形成するステップと、
前記限定カラー範囲デジタル画像を前記記憶カラー空間の中で表現するステップと、
前記限定カラー範囲デジタル画像のうち量子化誤差を有する部分を切り取ることでクリップ化限定カラー範囲デジタル画像を決定するステップと、
前記拡張カラー範囲デジタル画像と前記クリップ化限定カラー範囲デジタル画像との間の差を表す残余画像を決定するステップと、
前記残余画像を前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像に関連付けると共に別個に記憶し、前記関連付けられた残余画像と前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像とを、再生された拡張カラー範囲デジタル画像を形成するために使用されるように適合させるステップと、
を含むことを特徴とするデジタル画像処理方法。
【請求項２】
拡張カラー範囲を有するデジタル画像を、限定カラー範囲を有する記憶カラー空間を用いて表現し且つ操作する方法であって、
前記拡張カラー範囲デジタル画像のカラー値を前記限定カラー範囲内に収まるように調整して、限定カラー範囲デジタル画像を形成するステップと、
前記限定カラー範囲デジタル画像を前記記憶カラー空間の中で表現するステップと、
前記限定カラー範囲デジタル画像のうち量子化誤差を有する部分を切り取ることでクリップ化限定カラー範囲デジタル画像を決定するステップと、
前記拡張カラー範囲デジタル画像と前記クリップ化限定カラー範囲デジタル画像との間の差を表す残余画像を決定するステップと、
前記残余画像を前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像に関連付けると共に別個に記憶し、前記関連された残余画像と前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像とを、再生された拡張カラー範囲デジタル画像を形成するために使用されるように適合させるステップと、
前記拡張カラー範囲デジタル画像に対する所望の改変を特定するステップと、前記残余画像を、前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像及び前記拡張カラー範囲デジタル画像に対する前記特定された所望の改変と共に使用して、改変されたデジタル画像を生成するステップと、
を含むことを特徴とするデジタル画像処理方法。
【請求項３】
拡張カラー範囲のカラー値を有するデジタル画像を、限定カラー範囲を有する記憶カラー空間の中で表現する方法であって、
前記拡張カラー範囲デジタル画像のカラー値を前記限定カラー範囲内に収まるように調整して、限定カラー範囲デジタル画像を形成するステップと、
前記限定カラー範囲デジタル画像を前記記憶カラー空間の中で表現するステップと、
前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像を圧縮するステップと、
前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタル画像を伸長して、伸長された限定カラー範囲デジタル画像を生成するステップと、
前記伸長された限定カラー範囲デジタル画像のうち量子化誤差を有する部分を切り取ることでクリップ化限定カラー範囲デジタル画像を決定するステップと、前記拡張カラー範囲デジタル画像と前記クリップ化限定カラー範囲デジタル画像との間の差を表す残余画像を決定するステップと、
前記残余画像を前記記憶カラー空間の中の前記圧縮された限定カラー範囲デジタル画像に関連付けると共に別個に記憶し、前記関連付けられた残余画像と前記記憶カラー空間の中の前記圧縮された限定カラー範囲デジタル画像とを、再生された拡張カラー範囲デジタル画像を形成するために使用されるように適合させるステップと、
を含むことを特徴とするデジタル画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルイメージングの領域に関しており、より具体的には、拡張カラー領域（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｇａｍｕｔ）デジタルイメージ（画像）の表現に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルイメージングシステムにおいて、イメージをデジタル形式で表現するための多くの方法がある。デジタルファイルの多くの異なったフォーマットが存在するだけではなく、デジタルイメージのカラーを特定するために使用されることができる非常に様々な異なったカラー空間及びカラー符号化も存在する。
【０００３】
ある場合には、カラー符号化は、良く知られたＣＩＥＬＡＢカラー空間のような、いわゆる装置非依存型（ｄｅｖｉｃｅ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）カラー空間に関していることがある。最近では、このカラー空間が、カラー処理された（ｃｏｌｏｒ−ｍａｎａｇｅｄ）デジタルイメージングシステムにおけるデジタルイメージのカラーを特定するために、広く使用されてきている。ある場合には、イメージが実際にＣＩＥＬＡＢカラー空間に記憶されることがある。より一般的には、カラー空間が装置プロファイルを接続するために使用されることがあり、この装置プロファイルが、様々なスキャナ、プリンタ、及びＣＲＴビデオディスプレイのようなカラーイメージング装置のカラー特性を記述するために使用されることができる。コダックフォトＹＣＣカラーインターチェンジ空間（ＫＯＤＡＫ  ＰｈｏｔｏＹＣＣ  Ｃｏｌｏｒ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ  Ｓｐａｃｅ）は、デジタルイメージの符号化のために使用されることができる装置非依存型カラー空間の他の例である。
【０００４】
他の場合には、カラー符号化は、装置依存型（ｄｅｖｉｃｅ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）カラー空間に関していることがある。ビデオＲＧＢカラー空間及びＣＭＹＫカラー空間は、このタイプの例である。カラーイメージが装置依存型カラー空間で符号化されると、そのカラーイメージは、そのカラー空間に関連した特定の出力装置上に表示されると、所望のカラーの見た目（ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）を有するようになる。装置依存型カラー空間の効果は、イメージが、ターゲット装置に表示されたり印刷されたりする用意ができている点である。しかし、不利益は、イメージが必然的にターゲット装置のカラー領域に限定される点である。イメージング装置のカラー領域（ｃｏｌｏｒ  ｇａｍｕｔ）とは、その装置で生成されることができるカラー及び輝度値の範囲を指している。したがって、もしターゲット装置が限定されたダイナミックレンジを有しているか、又はある飽和したカラーを再生することができないと、そのときには、その装置上に再生できるカラー範囲の外側のカラー値を符号化することができない。
【０００５】
デジタルイメージのための記憶及び操作カラー空間としての使用のために非常に広められている装置依存型カラー空間の一つのタイプが、ビデオＲＧＢカラー空間である。実際に、多くの異なるタイプのビデオＲＧＢディスプレイが存在するという事実のために、多くの異なるビデオＲＧＢカラー空間が存在する。結果として、あるビデオディスプレイ上であるカラーに該当する特定のセットのビデオＲＧＢカラー値は、他のビデオディスプレイ上では他のカラーに該当するであろう。したがって、ビデオＲＧＢは歴史的に、ターゲットのビデオディスプレイの特性が知られていない限りはカラー値を適切に解釈することができないという事実のために、やや曖昧なカラー表現である。それにもかかわらず、ビデオＲＧＢカラー空間は、多くのアプリケーションでデファクト・スタンダードになってきている。これは、ビデオディスプレイ上におけるイメージの生成、表示、及び編集が、多くのデジタルイメージングシステムにおける中心的な工程だからである。
【０００６】
最近、カラー値の解釈における曖昧さを取り除くため、特定のビデオＲＧＢカラー空間を標準化しようとする努力が行われている（提案されているＩＥＣ  ＴＣ１００  ｓＲＧＢドラフトスタンダードを参照のこと）。そのような提案されている標準カラー空間の一つが、「ｓＲＧＢ」として知られている。このカラー空間は、赤、緑、及び青の原色の特定のセット、特定の白点（ｗｈｉｔｅｐｏｉｎｔ）、及び非線形なカラー値対光強度の特定の関係を特定する。一緒に、これらは、デジタル符号値と対応する装置非依存型カラー値との間の全体的な関係をしっかりと規定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
標準ビデオＲＧＢカラー空間の使用は、ビデオＲＧＢカラー空間に通常は関連している曖昧さの多くを除去するが、このカラー空間が他の出力装置に関しては限定的なカラー範囲を有するという事実に対しては、何の対策も示されない。加えて、どの出力装置も、オリジナルシーンのカラー範囲に対して限定されたカラー範囲を有している。例えば、あるシーンは１０００：１又はそれ以上の輝度ダイナミックレンジを有していることがあるが、典型的なビデオディスプレイ又は反射型プリントは、１００：１のオーダのダイナミックレンジを有しているであろう。写真ネガフィルムのようなある種のイメージ獲得装置は、実際に８０００：１程度に大きいダイナミックレンジを記録することができる。これは、たいていのシーンに関連する輝度ダイナミックレンジよりも大きいが、露出誤りや光源の変動などに対する許容度を提供するためには、余分なダイナミックレンジが有用になることがよくある。
【０００８】
様々なソースからのイメージをビデオＲＧＢ表現で符号化するためには、そのビデオＲＧＢカラー空間のカラー範囲の外側にある情報を廃棄する必要がある。オリジナル空間におけるカラーの見た目や写真ネガによって獲得されたカラーの符号化を希望するような場合には、ダイナミックレンジにおけるイメージの不均衡のために、典型的には多量の情報を廃棄する必要がある。反射型プリントを走査してビデオＲＧＢカラー空間にそれを記憶したい場合には、輝度ダイナミックレンジがほぼ同様であるにもかかわらず、カラー範囲の不整合のために、依然としてかなりの量の情報を廃棄する必要がある。
【０００９】
例えば、図１は、典型的なビデオＲＧＢカラー範囲１０と典型的な反射型プリントカラー範囲１２との比較を示す。この場合、カラー範囲のａ＊−ｂ＊断面がＣＩＥＬＡＢ空間にＬ＊＝６５にて示されている。境界の内部のカラーは、それぞれの装置のカラー範囲内にあるが、境界の外側のカラーは再生されることができず、したがって「範囲外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｇａｍｕｔ）」カラーと呼ばれる。ｂ＊値が６０より大きい多くのカラー値のセットが、プリンタでは再生できるがビデオディスプレイのカラー範囲の外側であることがわかる。結果として、反射型プリントが走査されてビデオＲＧＢカラー空間に記憶されると、このカラー情報を符号化することができないであろう。
【００１０】
ビデオＲＧＢカラー範囲と他の出力装置及びイメージソースのカラー範囲との間の不整合は、ビデオＲＧＢカラー空間の有用性に深刻な制約をもたらしている。しかし、多くの場合、コンピュータビデオＣＲＴ上への直接表示の用意ができているカラー空間にイメージを記憶することの便利さは、好適なカラー空間の決定における最優先のファクタである。これは、入力装置に存在し得る拡張されたカラー範囲情報を利用することができるアプリケーションを犠牲にしている。
【００１１】
本発明の目的は、拡張カラー範囲情報を保持しながら、限定カラー範囲を有するカラー空間でのイメージの記憶を可能にするデジタル画像処理方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、鋸歯状形状（セレーション；ｓｅｒｒａｔｉｏｎｓ）が低減された残余画像を生成し、それによって圧縮劣化（コンプレッション・アーティファクト；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ）を低減することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、拡張カラー範囲のカラー値を有するデジタルイメージを、限定カラー範囲を有する記憶カラー空間の中で表現する方法であって、前記拡張カラー範囲デジタルイメージのカラー値を前記限定カラー範囲内に収まるように調整して、限定カラー範囲デジタルイメージを形成するステップと、前記限定カラー範囲デジタルイメージを前記記憶カラー空間の中で表現するステップと、前記限定カラー範囲デジタルイメージのうち量子化誤差を有する部分を切り取ることでクリップ化限定カラー範囲デジタルイメージを決定するステップと、前記拡張カラー範囲デジタルイメージと前記クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージとの間の差を表す残余画像を決定するステップと、前記残余画像を前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタルイメージに関連付けると共に別個に記憶し、前記関連付けられた残余画像と前記記憶カラー空間の中の前記限定カラー範囲デジタルイメージとを、再生された拡張カラー範囲デジタルイメージを形成するために使用されるように適合させるステップと、を含む方法によって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
拡張カラー範囲デジタルイメージを記憶する目的で残余画像（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｉｍａｇｅ）を計算する方法が図２に示されており、これは、図６に説明されているように本発明が使用されることができる環境を示している。拡張カラー範囲デジタルイメージ２０は、記憶カラー空間の限定カラー範囲の外側のカラー値を有している。カラー値調整ステップ２１を使用して、カラー値を記憶カラー空間の限定カラー範囲内に収まるカラー値に制限して、限定カラー範囲デジタルイメージ２２を形成する。次に、記憶カラー空間でのイメージ表現ステップ２３を使用して、記憶空間デジタルイメージ２４を生成する。残余画像計算ステップ２５は、拡張カラー範囲デジタルイメージと限定カラー範囲デジタルイメージとの間の差を表す残余画像２６を計算するために使用される。記憶空間デジタルイメージ２４及び残余画像２６は、それからデジタルファイル記憶ステップ２７を使用してデジタルファイル２８に記憶される。
【００１５】
図２に示されている各局面を、以下に更に詳細に説明する。拡張カラー範囲デジタルイメージ２０は、多くの異なった様式を取ることができる。例えば、イメージは、走査された写真プリント、走査された写真ネガ、走査された写真スライド、又は、デジタルカメラからのイメージなどであることができる。イメージのソース、及びそのイメージに対して行われたイメージ処理に依存して、イメージは非常に異なったカラー範囲及びカラー表現を有することがある。走査された写真ネガ及びデジタルカメラからのイメージは、多くの記憶カラー空間内で符号化できるよりもはるかに大きな輝度ダイナミックレンジを有するシーン情報を含んでいる。この場合、輝度ダイナミックレンジは、単純に、表現されることができる輝度値の範囲に関連したカラー範囲の一つの局面である。
【００１６】
イメージングシステムのカラー範囲は、表現又は生成することができるカラー範囲である。原理的にカラーは３次元現象であるので、カラー範囲は、３次元のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）として考えることができる。そのボリューム内のカラー値は「範囲内（ｉｎ−ｇａｍｕｔ）」であると言われ、ボリューム外のカラー値は「範囲外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｇａｍｕｔ）」であると言われる。カラー範囲の一局面は、そのシステムの輝度ダイナミックレンジである。これは、そのシステムによって符号化することができる、最も白い白色から最も黒い黒色までの相対的な輝度値の範囲である。カラー範囲の他の局面は、無色から飽和したカラーまでの表現することができる彩度値（ｃｈｒｏｍａ  ｖａｌｕｅ）の範囲である。拡張カラー範囲デジタルイメージは、一般的に、限定カラー範囲デジタルイメージに比べて、より大きな輝度ダイナミックレンジ及びより広い彩度値範囲を有している。範囲内である彩度値の範囲は、一般に色相（ｈｕｅ）及び明度（ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ）の関数である。一般に、彩度が最も高いカラーは、与えられたイメージング装置又はカラー空間の原色及び２次色（通常は赤、緑、青、シアン、マゼンタ、及びイエロー）の色相及び明度の近くで生成されることができる。
【００１７】
もしイメージが走査された写真プリントであると、そのイメージのカラー範囲は一般に、オリジナルの写真プリント媒体のカラー範囲である。同様に、イメージがデジタルカメラによって獲得されたものであれば、そのイメージのカラー範囲は、カメラセンサのダイナミックレンジ及びカメラフレアによって制限されることがあるかもしれないが、一般にオリジナルシーンのカラー範囲である。イメージがその中で表現されるカラー空間は、オリジナルイメージのカラー範囲からは幾らか独立している。例えば、走査された写真プリントに対するカラー値は、生のスキャナ符号値として表現されることができるか、又は、ＣＩＥＬＡＢカラー空間のようなカラー空間に従った装置非依存型のカラー値によって与えられることができる。あるいは、カラー値は、他のカラー空間で表現されることもできる。
【００１８】
多くのアプリケーションでは、そのアプリケーションに関連した作業フローに良く適した特定の記憶カラー空間にて、デジタルイメージを記憶、表示、及び操作することが便利である。頻繁に生じることであるが、選ばれる記憶カラー空間は、そのシステムによって使用される共通の出力装置又は媒体に関連した装置依存型カラー空間である。多くの場合には、ビデオＲＧＢカラー空間が使用されるが、これは、更に処理されること無く直接にコンピュータビデオディスプレイ上で表示又はプレビューされることができるからである。加えて、コンピュータ上でイメージを操作するために利用可能な多くのソフトウエアアプリケーションは、ビデオＲＧＢカラー空間内のイメージで作業するように設計されている。記憶カラー空間のカラー範囲は、しばしば、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０のカラー範囲より小さいか、又は少なくともそれとは異なっている。結果として、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０には、記憶カラー空間で表現されることができないカラーが一般的に存在している。例えば、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０が走査された写真プリントである場合を考える。反射型プリントのカラー範囲の中の多くの色は、ビデオＲＧＢカラー空間のカラー範囲の外側である。このことは、図１にて明らかに見ることができる。図１は、典型的なビデオＲＧＢカラー範囲１０及び典型的な反射型プリントカラー範囲１２の断面形状を示している。
【００１９】
したがって、反射型プリントカラー値をビデオＲＧＢカラー空間又は他の任意の制限カラー範囲記憶空間に記憶するためには、情報を廃棄しなければならない。従来技術の方法では、廃棄された情報は永久に失われて、再生することはできない。本発明では、失われる情報は残余画像に記憶される。
【００２０】
カラー値調整ステップ２１は、拡張カラー範囲デジタルイメージのカラー値を記憶空間の限定カラー範囲内に収まるように調整して、限定カラー範囲デジタルイメージ２２を形成するために使用される。このステップでは、限定カラー範囲の外側のカラー値が限定カラー範囲内のカラー値にマッピングされるときに、情報が廃棄されなければならない。ある場合には、範囲外カラーに対するカラー値は単純に「クリップされる」、すなわち、限定カラー範囲の表面のカラー値にマッピングされる。他の場合には、より洗練された範囲マッピング方法を使用して、厳しい（ハードな；ｈａｒｄ）クリップ機能を導入すること無く、拡張カラー範囲を限定カラー範囲に圧縮することができる。例えば、入力カラー値の彩度値は、拡張カラー範囲の最も飽和したカラーが限定カラー範囲の最も飽和したカラーにマッピングされるようにスケーリングされることができる。あるいは、カラーの見た目をできる限り忠実に保存するように設計された範囲マッピング方法を使用することができる。どの範囲マッピング技法が使用されるかにはかかわらず、情報の損失とイメージのカラー特性の歪みとが必ず存在する。
【００２１】
多くの場合、拡張カラー範囲は、限定カラー範囲で表現できるよりも高い彩度値を含んでいる。ある場合には、拡張カラー範囲は、限定カラー範囲で表現できるよりも大きい輝度ダイナミックレンジも有していることがある。イメージの輝度ダイナミックレンジを減らす必要がある場合には、カラー値調整ステップ２１の実現における一部として、典型的に階調関数（ｔｏｎｅ  ｓｃａｌｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が適用される。階調関数は、イメージの輝度チャネルに適用されることもあり、あるいは、ＲＧＢカラー表現の各カラーチャネルに適用されることもある。あるアプリケーションでは、処理されているイメージが、実際にはモノクロイメージ、例えば白黒イメージであることがある。この場合には、階調関数はイメージ輝度値に適用されるであろう。
【００２２】
拡張カラー範囲デジタルイメージがオリジナルシーンのカラーの表現である場合、カラー値調整ステップ２１は、典型的には、ターゲット出力装置上で所望の目的カラーを生成する再生カラー値の決定を含んでいる。例えば、最適のカラー再生目的を適用して、オリジナルシーンのカラーに対する所望のビデオＲＧＢ目的カラーを決定することができる。オリジナルシーンのカラー値を目的の再生カラー値に変換するプロセスは、ときには、イメージを「レンダリングする」と称される。
【００２３】
限定カラー範囲デジタルイメージ２２がひとたび決定されると、次のステップは、記憶カラー空間でのイメージ表現ステップ２３を使用して、それを記憶カラー空間で表現することである。このステップの出力は、記憶空間デジタルイメージ２４である。このステップは、典型的には、装置モデル又はカラー空間変換を適用して、限定カラー空間デジタルイメージ２２の調整済みのカラー値に対応する記憶空間カラー値を決定することを含んでいる。例えば、調整済みカラー値がＣＩＥＬＡＢカラー空間に関して特定されると、ビデオディスプレイ装置モデルを使用して、その特定された調整済みカラー値を生成するために必要な対応するビデオＲＧＢ値を決定することができる。
【００２４】
残余画像計算ステップ２５は、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０と限定カラー範囲デジタルイメージ２２との間の差を表す残余画像２６を計算するために使用される。最も単純な形態では、残余画像は、単純に、限定カラー範囲デジタルイメージ２２の調整済みカラー値を拡張カラー範囲デジタルイメージ２０の入力カラー値から減算することによって計算される。そのときには、この残余画像は、これらのカラー値を表現するために使用されるカラー空間に関している。あるいは、カラー値は、残余画像を計算するために有用な他の空間に変換されることもできる。例えば、残余画像の圧縮のために良く適合したカラー空間、又は拡張カラー範囲デジタルイメージの再生時に使用するために便利なカラー空間で、残余画像を計算することが望まれることがある。一般に、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０及び限定カラー範囲デジタルイメージ２２は、範囲内カラーの残余誤り（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｅｒｒｏｒｓ）が零で与えられるように、残余画像計算前には同じカラー空間にて表現されているべきである。たいていのイメージには、範囲外であるカラー値はわずかな量しか含まれていないので、残余画像は大部分が零であり、したがって非常に圧縮可能である。
【００２５】
多くの場合、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０は、記憶空間デジタルイメージ２４よりも高い精度を有している。例えば、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０が１２ビットのデジタル符号値を使用して表現され、記憶空間デジタルイメージ２４が８ビットのデジタル符号値を使用して表現されることがある。拡張カラー範囲デジタルイメージ２０に関する差をとることによって計算される残余画像２６は、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０の精度を維持するために、通常は１２ビット又はそれ以上を必要とする。しかし、多くの場合には、単純な圧縮／記憶メカニズムが使用できるように、記憶空間デジタルイメージ２４と同じビット精度を使用して残余画像２６を記憶することが望ましい。結果として、高精度の残余画像を低精度レベル、例えば８ビットに変換する必要があることがあり得る。この変換は、数多くの方法で達成することができる。好適な実施形態では、この変換は、典型的なイメージの分布内にあると期待される残余画像値の範囲を利用可能なビット深さにマッピングするように設計されたルックアップテーブルを使用して行われる。ルックアップテーブルは、残余画像値の線形スケーリングを実現するために使用される。あるいは、与えられたイメージに対して最適化された非線形マッピングを使用することもできる。
【００２６】
残余画像２６がひとたび計算されると、それは、ある様式で記憶空間デジタルイメージ２４に関連しているべきである。これは、記憶空間デジタルイメージ２４を記憶するために使用された２次メモリバッファに関連したメモリバッファへの残余画像２６の記憶を含むことができる。あるいは、多くのアプリケーションでは、デジタルファイル記憶ステップ２７を使用して、磁気ディスク、光ディスク、又はＰＣＭＣＩＡカードのようなある種のデジタル記憶媒体上のデジタルファイル２８にイメージデータを記憶する。この場合、記憶空間デジタルイメージ２４及び残余画像２６は、２つの異なったファイルに記憶されることもでき、又は、同じデジタルイメージファイルに記憶されることもできる。多くの場合、記憶空間デジタルイメージ２４を記憶するために使用されるファイルフォーマットは、プライベートイメージタグの使用をサポートしている。例えば、ＴＩＦＦ、ＥＸＩＦ、及びＦｌａｓｈＰＩＸのファイルフォーマットは何れも、このタイプのタグをサポートしている。これらのタグは、ときにはメタ・データと呼ばれる。このタイプのファイルフォーマットが使用される場合には、残余画像データを残余画像タグのかたちで記憶することが便利である。このようにすれば、残余画像タグの使用方法を知らないアプリケーションは単純にそれを無視し、したがって記憶空間デジタルイメージ２４のみにアクセスするであろう。残余画像タグの使用方法を知っているアプリケーションでは、それを利用して拡張カラー範囲デジタルイメージを再生することができるであろう。幾つかのファイルフォーマットではタグのサイズに制限が置かれており、これらのアプリケーションに対しては残余画像の圧縮が重要である。
【００２７】
多くの場合、カラー値調整ステップ２１によって、限定カラー範囲イメージの一部が非常に量子化される結果になることがある。例えば、拡張カラー範囲デジタルイメージがオリジナルシーンにおけるカラーの表現であると、カラー値調整ステップ２１は、典型的には、オリジナルシーンのカラー値を再生カラー値に変換するために使用される階調関数を含んでいる（これは、ときにはイメージの「レンダリング」と呼ばれる）。典型的な階調関数の例が図３に示されている。シーン露出値が低い及び高い領域では、階調関数の傾きが非常に小さいことが分かる。その結果として得られる限定カラー範囲デジタルイメージが整数形式で表現されるときには、顕著な量子化誤差がこれらの低傾き領域で導入され、これらの領域では、拡張カラー範囲デジタルイメージの多くの入力値が限定カラー範囲デジタルイメージの単一の出力値にマッピングされる。
【００２８】
上記で説明したように、一般的には、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０及び限定カラー範囲デジタルイメージ２２は、範囲内カラーが零に近い残余画像で表現されるように、残余画像計算前には同じカラー空間にて表現されていることが望ましい。多くの場合、残余画像値を計算する目的で、限定カラー範囲デジタルイメージ２２を拡張カラー範囲デジタルイメージ２０のカラー空間に戻ってマッピングすることが望ましいことがある。あるいは、拡張カラー範囲デジタルイメージ２０及び限定カラー範囲デジタルイメージ２２の両方を、残余画像値を計算することができる他の拡張ダイナミックレンジカラー空間にマッピングすることが望まれることもある。何れの場合にも、一般に、限定カラー範囲デジタルイメージ２２を何らかのタイプの逆階調関数を通じて再マッピングして、再マッピング化限定カラー範囲デジタルイメージを決定する必要がある。図４は、無色のカラー値を図３に示された階調関数を通じて拡張カラー範囲デジタルイメージ２０にマッピングして、限定カラー範囲デジタルイメージ２２に対する符号値を得て、それから逆階調関数を通じて再マッピング化限定カラー範囲符号値を得た結果を示している。再マッピング化限定カラー範囲デジタルイメージにおいて、シーン露出値が低い及び高い領域が、階調関数の低傾き領域の結果として非常に量子化されていることが分かる。図５は、拡張カラー範囲デジタルイメージ値と再マッピング化限定カラー範囲デジタルイメージ値との間の差を取った結果として得られる残余画像値を示している。カラー値が限定カラー範囲の内部に収まっている入力範囲の中央部では、残余画像値が実際に零に近いことが分かる。しかし、シーン露出値が低い及び高い領域では、残余画像値の大きさは非常に大きくなっている。加えて、残余画像値に大きな鋸歯状形状（セレーション）が存在して、そこでは、入力された拡張カラー範囲デジタルイメージの単一の符号値変化が、残余画像では多くの符号値変化を生じさせていることも分かる。
【００２９】
残余画像値におけるこれらの鋸歯状形状は、幾つかの複雑化の原因となり得る。第一に、一般には、残余画像の記憶前に、標準ＪＰＥＧ圧縮アルゴリズムのような何らかのタイプのデジタルイメージ圧縮アルゴリズムを使用して、残余画像を処理することが望ましい。多くのシャープな変位及びエッジを有するイメージが、ゆっくりと変化するイメージコンテンツを有するイメージのように良好に圧縮されないことは、良く知られてる。この場合、入力された拡張ダイナミックレンジデジタルイメージが滑らかに変化していても、残余画像は、鋸歯状形状に対応する多くのシャープな変位を有し得る。結果として、残余画像があまり圧縮可能ではないことがある。加えて、圧縮プロセスによって導入された誤差が、残余画像が大きな鋸歯状形状を有するイメージ部分で不快な劣化をもたらすことがある。
【００３０】
本発明の重要な特徴は、残余画像における大きな鋸歯状形状を低減し、それによって、残余画像をイメージ圧縮アルゴリズムの適用により適したものにすることである。本発明の好適な実施形態は、図６に示されている。図２及び図６の両方に共通な構成要素に対しては、同じ参照番号が使用されている。拡張カラー範囲デジタルイメージ２０は、記憶カラー空間の限定カラー範囲の外側のカラー値を有している。カラー値調整ステップ２１を使用して、カラー値を記憶カラー空間の限定カラー範囲内に収まるカラー値に制限して、限定カラー範囲デジタルイメージ２２を形成する。次に、記憶カラー空間でのイメージ表現ステップ２３を使用して、記憶空間デジタルイメージ２４を生成する。限定カラー範囲デジタルイメージ２２は、クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージの決定ステップ６０によって処理されて、クリップされた限定カラー範囲デジタルイメージ６１を生成する。次に残余画像計算ステップ２５が、拡張カラー範囲デジタルイメージとクリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ６１との間の差を表す残余画像２６を計算するために使用される。記憶空間デジタルイメージ２４及び残余画像２６は、それからデジタルファイル記憶ステップ２７を使用してデジタルファイル２８に記憶される。限定カラー範囲デジタルイメージのクリップされた部分は、限定カラー範囲デジタルイメージのうちの高レベルの量子化誤差を有する部分である。
【００３１】
図２に示された構成に対する改良点は、クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージの決定ステップ６０である。このステップの目的は、限定カラー範囲デジタルイメージ２２のうちで高レベルの量子化誤差を有する部分をクリップして、それによって、残余画像における大きな鋸歯状形状を低減することである。多くの場合に、このクリップステップは、１次元ルックアップテーブル（１−Ｄ  ＬＵＴ）を使用して限定カラー範囲デジタルイメージを処理することで、実行されることができる。例えば、図３、図４、及び図５に示された場合を考える。図７に示されるかたちの１−Ｄ  ＬＵＴを使用して再マッピング化限定カラー範囲符号値を改変すると、再マッピング化限定カラー範囲デジタルイメージのうちで非常に量子化された影の部分及び最も明るい部分が、一定の値にクリップされる（この描写のために、符号値は１５００から３０００までの範囲内でクリップされている）。図８は、無色の入力された拡張カラー範囲デジタルイメージ値に対して、拡張カラー範囲デジタルイメージ値とクリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ値との間の差をとることによって得られた残余画像値を示している。シーン露出値の低い及び高い領域において、図５に存在した大きな鋸歯状形状が低減され、滑らかに変化する信号に置き換えられていることが分かる。これより、これは残余画像の圧縮性を向上し、圧縮プロセスによって導入された誤差の不快さを低減する。
【００３２】
図７に示されるかたちの１−Ｄ  ＬＵＴが、クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージの決定ステップ６０のために適用することができるクリップ機能の単なる単純な例の一つに過ぎないことに留意すべきである。多くの他のタイプのクリップ機能が、同様に使用可能である。例えば、３次元ＬＵＴ又は他の３次元機能を使用して複雑なクリップ機能を実行し、限定カラー範囲デジタルイメージのカラー空間のある複雑なカラー値のサブセットをクリップして、これらのカラー値のサブセットを除去することができる。
【００３３】
本発明の方法を適用した結果として、限定カラー範囲デジタルイメージの記憶カラー空間での生成と、その限定カラー範囲デジタルイメージを拡張カラー範囲デジタルイメージに相関付ける関連した残余画像の生成との両方が行われる。クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージの決定ステップ６０の使用により、残余画像に形成されることがある鋸歯状形状の量を低減し、それによって、より望ましい特性を有する残余画像を得るという、付加的な効果がもたらされる。先に述べたように、限定カラー範囲デジタルイメージは、一般的にビデオディスプレイのようなターゲット出力装置上での表示に良く適している。このアプローチの効果の一つは、残余画像を利用できないシステムが、限定カラー範囲デジタルイメージのみを記憶する従来技術に対してイメージの質又は計算の不利益を被ること無く、このイメージを直接に表示し且つ操作することができる点である。しかし、通常であれば廃棄されるであろう情報は、残余画像内に記憶され、それを利用することができるシステムによる使用のために利用可能である。この場合、限定カラー範囲デジタルイメージが抽出され、デジタルファイルからの残余画像を使用して、再生された拡張カラー範囲デジタルイメージを形成する。
【００３４】
図９は、限定カラー範囲デジタルイメージ及び残余画像からの拡張カラー範囲デジタルイメージの再生の例を示す。このプロセスへの入力は、上述のようにして生成された限定カラー範囲デジタルイメージと残余画像とを含む拡張カラー範囲デジタルファイル９０である。デジタルファイルからのデータ抽出ステップ９１を使用して、限定カラー範囲デジタルイメージ９２及び残余画像９３を抽出する。クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージの決定ステップ９５がそれから使用されて、クリップされた限定カラー範囲デジタルイメージ９６が決定される。このステップは、図６のステップ６０と同一である。拡張カラー範囲デジタルイメージの再生ステップ９７がそれから使用されて、クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ９６と残余画像９３とを結合させることによって、再生された拡張カラー範囲デジタルイメージ９８が形成される。典型的には、拡張カラー範囲デジタルイメージの再生ステップ９７は、クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ９６と残余画像９３とを加算する。ときには、加算操作が行われる前に、何らかの種類のカラー空間変換を使用して、これらのイメージの一方又は両方を改変することが望ましいこともある。加算操作が行われた後にカラー空間変換を適用することが望ましいこともある。
【００３５】
再生された拡張カラー範囲デジタルイメージは、多くの異なった目的のために使用されることができる。例えば、これを使用して、デジタルファイル２８の中の限定カラー範囲デジタルイメージ２２の限定カラー範囲とは異なるカラー範囲を有する出力装置上への表示に適したデジタルイメージを形成することができる。このことにより、記憶カラー空間の制約条件によって制限されたプリントではなく、オリジナルの拡張カラー範囲デジタルイメージからの最適なプリントの生成が可能になる。
【００３６】
あるいは、再生された拡張カラー範囲デジタルイメージの情報は、デジタルイメージへの改変を行うプロセス中に使用されることもできる。例えば、オリジナルイメージが過露出であると判断された場合を考える。この場合、限定カラー範囲デジタルイメージの最も明るい部分（ハイライト；ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ）が、カラー値調整ステップ２１の間にクリップされるであろう。しかし、この最も明るい部分の情報は、再生された拡張カラー範囲デジタルイメージ９８の中に復元される。この情報は、その後に、最も明るい部分の詳細を保持する改変されたデジタルイメージを生成するために使用されることができる。デジタルイメージに対する改変とは、ユーザが調整可能な明度ノブのように、ユーザによってインタラクティブに規定されることができる。改変は、デジタルイメージに（ユーザの関与無しに）自動アルゴリズムを適用することによって規定されることもできる。例えば、「シーンバランスアルゴリズム」を使用して、あるイメージに対する最良のカラーバランスと明度レベルとを推定することができる。
【００３７】
改変されたデジタルイメージをプリンタに直接に送ることが望ましい場合もあり、改変されたデジタルイメージをファイルに書き戻すことが望ましい場合もある。この場合、本発明による上記の方法を使用して、新しい限定カラー範囲デジタルイメージ及び新しい残余画像を計算して、改変されたイメージを符号化することができる。
【００３８】
本発明の他の実施形態が図１０に示されている。先に説明した実施形態のように、拡張カラー範囲デジタルイメージ１００は、記憶カラー空間の限定カラー範囲の外側のカラー値を有しており、カラー値調整ステップ１０１を使用して、カラー値を記憶カラー空間の限定カラー範囲内に収まるカラー値に制限する。次に、記憶カラー空間でのイメージ表現ステップ１０２を使用して、限定カラー範囲デジタルイメージを生成する。この場合、限定カラー範囲デジタルイメージは、限定カラー範囲デジタルイメージの圧縮ステップ１０３を使用して圧縮されて、圧縮された限定カラー範囲デジタルイメージ１０４を形成する。限定カラー範囲デジタルイメージの圧縮ステップ１０３は、離散コサイン変換に基づく良く知られたＪＰＥＧ変換法のような多くのイメージデータ圧縮法のいずれか一つを使用して、実行されることができる。当業者に知られた多くの他のタイプのイメージデータ圧縮法が存在しており、それらには、微分パルス符号変調、ベクトル量子化、ウェーブレット、又はフラクタルに基づくものが含まれる。ある場合には、圧縮アルゴリズムは無損失である。これは、オリジナルイメージの正確なコピーが、圧縮されたイメージから再生できることを意味している。しかし、多くの場合には、圧縮アルゴリズムは損失を伴う（ロッシーである；ｌｏｓｓｙ）。これは、圧縮されたイメージから再生されたイメージが、オリジナルイメージの近似に過ぎないことを意味している。これらの場合には、イメージデータ圧縮の使用はデジタルイメージに誤差を導入する。
【００３９】
本発明のこの実施形態で残余画像を計算するプロセスは、先の実施形態に対して、わずかに変化している。限定カラー範囲デジタルイメージ自身に基づいて残余画像を計算する代わりに、圧縮された限定カラー範囲デジタルイメージ１０４から残余画像が計算される。このようにすることで、残余画像は、限定カラー範囲のイメージを表示することによって導入される差を含むだけではなく、圧縮プロセスで導入される損失も考慮することになる。特に、残余画像計算ステップ１０５は、拡張カラー範囲デジタルイメージ１００と、限定カラー範囲デジタルイメージの伸長ステップ１０６を適用した後にクリップ化限定カラー範囲デジタルイメージの決定ステップ１０７を行うことにより圧縮された限定カラー範囲デジタルイメージから計算されるクリップ化限定カラー範囲デジタルイメージとの間の差を、計算する。結果として得られる残余画像を残余画像圧縮ステップ１０９を使用して圧縮して、圧縮残余画像１１０を形成することが、頻繁に望まれる。残余画像圧縮ステップ１０９は、多くの異なる圧縮法を使用して実行することができる。残余画像を無損失のイメージデータ圧縮法を使用して圧縮することが望まれる場合もあれば、いわゆるロッシーな（損失を伴う）イメージデータ圧縮法の使用が許容される場合もある。圧縮された限定カラー範囲デジタルイメージ１０４及び圧縮された残余画像１１０は、それからデジタルファイル記憶ステップ１１１を使用してデジタルファイル１１２に記憶される。
【００４０】
コンピュータが読み取り可能な記憶媒体を有するコンピュータプログラム製品は、本発明の全ステップを実行するためのコンピュータプログラムを、その中に記憶することができる。
【００４１】
コンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、例えば、（フロッピーディスクのような）磁気ディスクのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ、又は機械読取り可能なバーコードのような光学的記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような固体電子記憶装置、あるいは、コンピュータプログラムを記憶するために使用される任意のその他の物理的装置又は媒体を備えることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、デジタルイメージを、特定のアプリケーションに便利なカラー空間に、そのカラー空間に関連するカラー範囲の制約を克服しながら記憶することができるという効果を有する。例えば、イメージの潜在的な特性を犠牲にすること無く、コンピュータシステム上に高速且つ便利に表示するために良く適合しているビデオＲＧＢカラー空間に、イメージを記憶することができる。
【００４３】
本発明は、拡張カラー範囲情報の使用がオプション的であるという、付加的な効果を有している。その結果として、拡張カラー空間情報の利点を、そのオプションの情報を必要としないか又は利用することができないアプリケーションに対してイメージの質又は計算上のペナルティを導くこと無く、それを利用することができるアプリケーションによって得ることができる。
【００４４】
本発明は、残余画像を決定するプロセスの間のクリップ機能の使用が、残余画像における鋸歯状形状（セレーション）を低減し、それによって残余画像を更に圧縮可能にするという付加的な効果を有する。この構成を利用して形成された再生イメージでは、圧縮劣化（コンプレッション・アーティファクト）が低減されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術において典型的なビデオディスプレイと典型的な反射型プリントとでカラー範囲を比較した図である。
【図２】クリップ無しに限定範囲デジタルイメージを作成するプロセスを示すフローチャートである。
【図３】典型的な階調関数をプロットして示した図である。
【図４】再マッピングされた限定範囲符号値を示した図である。
【図５】残余画像値を示した図である。
【図６】本発明によってクリップステップを使用して限定範囲デジタルイメージを作成するプロセスを示すフローチャートである。
【図７】再マッピングされた限定カラー範囲符号値を改変するために使用することができる典型的なルックアップテーブルを示した図である。
【図８】改良された残余画像値を示した図である。
【図９】拡張範囲デジタルイメージの再生を示すフローチャートである。
【図１０】本発明によって限定範囲デジタルイメージを作成する第２のプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ビデオＲＧＢカラー範囲、１２  反射型プリントカラー範囲、２０  拡張カラー範囲デジタルイメージ、２２  限定カラー範囲デジタルイメージ、２４記憶空間デジタルイメージ、２６  残余画像、２８  デジタルファイル、６１クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ、９０  拡張カラー範囲デジタルファイル、９２  限定カラー範囲デジタルイメージ、９３  残余画像、９６  クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ、９８  再生された拡張カラー範囲デジタルイメージ、１００  拡張カラー範囲デジタルイメージ、１０４  圧縮された限定カラー範囲デジタルイメージ、１０５  残余画像計算ステップ、１０８  クリップ化限定カラー範囲デジタルイメージ、１１０  圧縮された残余画像、１１２  デジタルファイル。
【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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