(57)【要約】【課題】  フィルムスキャナの画像処理において、オーバー画像またはアンダー画像の場合で、かつデータレンジが狭い場合に、擬似輪郭の発生と暗部ノイズの拡大を防いで、最適な画像を作成する。【解決手段】  画像データからヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムからホワイトおよびブラックポイントならびに画像データの平均値を取得し、取得されるホワイトおよびブラックポイントと画像データの平均値の位置により画像データの特徴を判断し、前記ホワイトおよびブラックポイント、平均値と前記判定された画像の特徴によりガンマ値を算出し、算出されるガンマ値、前記ホワイトおよびブラックポイントに基づきガンマ補正テーブルを作成する。【選択図】      図５
2006303789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過原稿を読み取り可能な画像入力システムの画像処理装置において、
画像データからヒストグラムを作成する作成手段と、
前記ヒストグラムからホワイトおよびブラックポイント、ならびに、画像データの平均値を取得する取得手段と、
取得されるホワイトおよびブラックポイントと画像データの平均値の位置により画像データの特徴を判断する判定手段と、
前記ホワイトおよびブラックポイント、平均値と前記判定された画像の特徴によりガンマ値を算出する算出手段と、
算出されるガンマ値、並びに、前記ホワイトおよびブラックポイントに基づき、ガンマ補正テーブルを作成する作成手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記判定手段による画像特徴の判定では、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲の幅が予め決められている判定値１より小さく、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲における前記平均値の相対的な位置が判定値２より大きい場合、または判定値３より小さい場合には、特別処理を行わなければならない画像であると判定すること特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記算出手段によるガンマ値の算出では、通常は前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲における前記平均値の相対位置が予め決められている所定のターゲット値になるようなガンマ値を算出し、
前記判定手段で特別処理対象画像と判定された場合には、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲の幅Ｗに応じてターゲット値を相対的に変動させて、Ｗがある範囲内で、Ｗが小さくなればなるほどガンマ値γが１．０に近づくようにすることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
透過原稿を読み取り可能な画像入力システムの画像処理方法において、
画像データからヒストグラムを作成する作成工程と、
前記ヒストグラムからホワイトおよびブラックポイント、ならびに、画像データの平均値を取得する取得工程と、
取得されるホワイトおよびブラックポイントと画像データの平均値の位置により画像データの特徴を判断する判定工程と、
前記ホワイトおよびブラックポイント、平均値と前記判定された画像の特徴によりガンマ値を算出する算出工程と、
算出されるガンマ値、並びに、前記ホワイトおよびブラックポイントに基づき、ガンマ補正テーブルを作成する作成工程を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
前記判定工程による画像特徴の判定では、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲の幅が予め決められている判定値１より小さく、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲における前記平均値の相対的な位置が判定値２より大きい場合、または判定値３より小さい場合には、特別処理を行わなければならない画像であると判定すること特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記算出工程によるガンマ値の算出では、通常は前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲における前記平均値の相対位置が予め決められている所定のターゲット値になるようなガンマ値を算出し、
前記判定工程で特別処理対象画像と判定された場合には、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲の幅Ｗに応じてターゲット値を相対的に変動させて、Ｗがある範囲内で、Ｗが小さくなればなるほどガンマ値γが１．０に近づくようにすることを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像処理装置およびその方法に関し、例えば、透過原稿から読み取った画像を補正するための補正テーブルを作成する画像処理装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過原稿を入力する装置の代表例としてフィルムスキャナがある（例えば、特許文献１参照。）。フィルムスキャナでは、ネガフィルムおよびポジフィルムの両方をスキャンすることができる。ネガフィルムをスキャンする場合には、フィルムスキャナのシステムのＲ、Ｇ、Ｂ各チャネルの１次元Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ（以下、ＬＵＴ）により、ネガ−ポジ反転を行い、最適な画像が出力される。また、ポジフィルムをスキャンする場合にも、階調やグレイバランスを整えるために、ＬＵＴによる処理が行われて、最適な画像が出力されるようになっている。
【０００３】
最適な画像を出力するためのＬＵＴの作成は以下のように行われるのが一般的である。
【０００４】
図１はフィルムスキャナにおけるＬＵＴ作成処理を示すフローチャートである。
【０００５】
ステップＳ１０１で、処理対象画像の画素データに基づき、ＲＧＢ各色信号のヒストグラムを作成する。
【０００６】
ステップＳ１０２で、ホワイトおよびブラックポイントを決定する。ＲＧＢ信号に対して、ハイライトポイント（この場合は２５５レベル側）と、シャドウポイント（この場合は０レベル側）からの度数の累積値がそれぞれ所定値（全画素数に対する比率として示される）になる信号レベルを求め、この信号レベルをホワイトおよびブラックポイントとする。
【０００７】
ステップＳ１０３で、対象画像の平均値を決定する。ＲＧＢ信号に対して、ヒストグラムの各レベルと各レベルの度数の積の総和をヒストグラム対象画素数で割ることにより平均値を算出する。
【０００８】
ステップＳ１０４で、ＲＧＢ信号のホワイトおよびブラックポイントと平均値によりＲＧＢの各色信号のガンマ値を算出する。ガンマ値はＲＧＢの各色信号の平均値が、所定のターゲット値になるように算出される。具体的には、式（１）によってガンマ値γを算出する。
γ＝ｌｏｇ｛（Ｘａｖ−Ｘｌｏ）／（Ｘｈｉ−Ｘｌｏ）｝／ｌｏｇ（Ｔａｒｇｅｔ／（２ｋ−１））    …    （１）
ここで、Ｘｈｉ  ：  ＲＧＢの各信号のホワイトポイント
Ｘｌｏ  ：  ＲＧＢの各信号のブラックポイント
Ｘａｖ  ：  ＲＧＢの各信号の平均値
Ｔａｒｇｅｔ  ：  ターゲット値
ｋ  ：  画像データの量子化ビット数
【０００９】
ステップＳ１０５で、ＲＧＢ信号のホワイトおよびブラックポイントとガンマ値によりＲＧＢの各色信号ごとのＬＵＴを作成する。まず、入力値に対して出力値もリニアであるＬＵＴに対して、ホワイトおよびブラックポイントによりクリップする。次に、ホワイト−ブラックポイント間のデータに対して、ガンマ変換を行ってＬＵＴを作成する。
【特許文献１】特開２００２−２４７３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のＬＵＴ作成にあたっては、次のような改善の余地がある。
【００１１】
対象画像のデータレンジ（ホワイトポイントからブラックポイントまでの幅）が狭く、かつ平均値がターゲット値よりも離れている場合には、ホワイトおよびブラックポイントによるクリップでのデータの引き伸ばし量も大きく、かつガンマ変換によるデータの引き伸ばし量も大きくなる。
【００１２】
図２に、データレンジが広くかつ平均値がターゲットに近い場合のＬＵＴと、データレンジが狭くかつ平均値がターゲットから離れている場合のＬＵＴのグラフを示す。図２（ａ）は、データのビット数を８ビット、ホワイトおよびブラックポイントを２５５と０にし、平均値とターゲットをそれぞれ１５０、１２８とした場合のグラフである。一方、図２（ｂ）は、データのビット数を８ビット、ホワイトおよびブラックポイントを１９２と６４にし、平均値とターゲットをそれぞれ１７０、１２８とした場合のグラフである。
【００１３】
図２より明らかなように、データレンジが狭く、平均値がターゲットより離れている方が入力の変化に対する出力の変化が大きい。これは元画像にある色信号の微小の変化をＬＵＴ処理することにより大きくすることを意味していて、ノイズ成分を拡大したり、擬似輪郭の発生を引き起こしてしまう。
【００１４】
本発明は、上述の問題を解決するものであり、良好な画像を得られるガンマ補正テーブルを作成することを目的とする画像処理装置およびその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００１６】
本発明にかかる画像処理装置は、画像データからヒストグラムを作成する作成手段と、前記ヒストグラムからホワイトおよびブラックポイント、ならびに、画像データの平均値を取得する取得手段と、取得されるホワイトおよびブラックポイントと画像データの平均値の位置により画像データの特徴を判断する判定手段と、前記ホワイトおよびブラックポイント、平均値と前記判定された画像の特徴によりガンマ値を算出する算出手段と、算出されるガンマ値、並びに、前記ホワイトおよびブラックポイントに基づき、ガンマ補正テーブルを作成する作成手段を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに、前記判定手段による画像特徴の判定では、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲の幅が予め決められている判定値１より小さく、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲における前記平均値の相対的な位置が判定値２より大きい場合、または判定値３より小さい場合には、特別処理を行わなければならない画像であると判定すること特徴とする。
【００１８】
さらに、前記算出手段によるガンマ値の算出では、通常は前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲における前記平均値の相対位置が予め決められている所定のターゲット値になるようなガンマ値を算出し、前記判定手段で特別処理対象画像と判定された場合には、前記ホワイトおよびブラックポイントの範囲の幅Ｗに応じてターゲット値を相対的に変動させて、Ｗがある範囲内で、Ｗが小さくなればなるほどガンマ値γが１．０に近づくようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、良好な画像が得られるガンマ補正テーブルを作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明にかかる一実施携帯の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図３は実施例である画像処理装置の構成を示すブロック図である。図３において、１は光源であり、調光装置２によってその光量（光の強さ）を変化させることが可能となっている。３は原稿であり、給送装置４によって原稿の給送の速さを変化させることが可能となっている。５はＣＣＤ到達光量を調整するためのＮＤフィルタ及びネガフィルムのスキャン時似挿入されるネガベース除去用のフィルタが組み込まれたフィルタ部であり、６はフィルタの切り替え装置である。７はレンズ群であり、原稿３からの透過光が集光される。８はレンズ群６からの透過光を電気信号に変換する、ＲＧＢ  ３色分解方式のＣＣＤである。９はＣＣＤ８で得られた電気信号に電気的オフセットやゲインをかけるアナログ系であり、１０はＡ／Ｄ変換装置である。１１はデジタル信号をさらに別のデジタル信号に変換するデジタル信号変換テーブルであり、１２はその変換テーブル１１を設定する装置である。１３は色補正用の変換マトリクスであり、１４はマトリクスを設定するマトリクス設定装置である。１５はスキャン画像を蓄積するための記憶装置である。１６は各部を制御するＣＰＵである。１７はキーボード等の入力装置、１８はモニター装置である。
【００２２】
次に各部での処理の流れを図３、図４を用いて説明する。
【００２３】
まず、ユーザーが原稿をスキャナにセットすることからスキャニングが始まる。図４のＳ４０１においてスキャナに原稿がセットされると本スキャンに比べ低解像度でプリプリスキャンが自動的に行なわれる。プリプリスキャンの各設定値はフィルム種類に関わらず固定の設定であり、ホストコンピュータから各設定値が制御されるのではなく、スキャナ本体に設定値が保持されていて、自動的に設定される。このとき、スキャナからホストコンピュータへセットされた原稿の情報が渡される。原稿としてネガフィルムがセットされた場合はネガベース領域の画像とバーコード情報が渡される（Ｓ４０６）。
【００２４】
ホストコンピュータではプリプリスキャンの情報を受取り、プリプリスキャンの情報の解析を行う（Ｓ４０７）。セットされた原稿がネガフィルムの場合にはネガベース領域画像からネガベースの平均カウント値を算出して、その平均カウント値が所定の値になるようなアナログゲインの条件を決定する。また、バーコード情報を解析して、セットされたネガフィルムの種類を判別する。プリプリスキャンにより解析されたフィルム種類、またはユーザーにより選択されたフィルム種類に応じて、ホストコンピュータはスキャナにプリスキャン用条件設定を指示し、スキャナがその設定を行う（Ｓ４０２）。このときの条件はフィルム種類に固有のものであり、図３における調光装置２、給送装置４、フィルタ切り替え装置６、ＬＵＴ設定装置１２、マトリクス設定装置１４の設定が行なわれる。
【００２５】
プリスキャンは本スキャンに比べ低解像度で行なわれる（Ｓ４０３）。上記設定条件で原稿から得られたアナログ信号はＡ／Ｄ変換装置１０においてデジタル信号に変換され、デジタル信号変換テーブル１１によってさらに変換される。このようにして得られたプリスキャン画像はホストコンピュータのスキャン画像記憶装置１５に蓄積される（Ｓ４０８）。ＣＰＵ１６ではプリスキャン画像からヒストグラムを作成し、画像の平均カウント値やデータの分布などの特徴を割り出す（Ｓ４０９）。そしてこの解析結果を基に、本スキャン像をシミュレートした画像をプリスキャン画像から作成し、モニター装置１８にプレビュー画像として表示する。また、上記解析結果を基に、最適な本スキャン条件となるように光源の光量、フィルタ、給送スピード、ゲイン、オフセット、本スキャン用ＬＵＴ、マトリクスの設定値を決定し、これらを設定するために調光装置２、給送装置４、フィルタ切り替え装置６、ＬＵＴ設定装置１２、マトリクス設定装置１４を制御する（Ｓ４０４）。
【００２６】
以上のように設定された本スキャン条件で本スキャンが行なわれる（Ｓ４０５）。フィルタ部５を通して透過してきた光がＣＣＤ８において電気信号に変換されＡ／Ｄ変換装置１０においてデジタル信号に変換され、デジタル信号変換テーブル１１によってさらに変換される。その後、色補正用の変換マトリクス１３を介してホストコンピュータのスキャン画像用記憶装置１５に蓄積される。
【００２７】
次に図４のプリプリスキャン情報の解析Ｓ４０７で行なわれる処理を詳しく説明する。ここでは、原稿がネガフィルムの場合に限定して説明する。図５にプリプリスキャン情報の解析（Ｓ４０７）で行なわれる処理のフロー図を示す。
【００２８】
Ｓ５０１はネガフィルムのバーコード情報を解析するステップである。ネガフィルムのバーコードを解析することでセットされた原稿のネガフィルムの種類を判別する。
【００２９】
Ｓ５０２はフィルム種類を選択するステップである。本実施例ではフィルム種類毎に異なるネガベース濃度やカラーバランスの特性を吸収するために、フィルム種類毎にスキャンの条件設定が予め決められていて、そのスキャン条件が登録されている。このスキャン条件はフィルム種類毎に設定値ファイルとして保存されている。通常はＳ５０１で解析されたバーコードから判別されているフィルム種類を自動的に選択する。但し、ユーザーがスキャナードライバのＧＵＩ上でフィルム種類を選択することも可能である。ユーザーによりフィルム種類が選択された場合には、自動選択されたフィルムではなくユーザー選択のフィルム種類が優先される。
【００３０】
Ｓ５０３はネガベース画像のヒストグラムを作成するステップである。Ｒ、Ｇ、Ｂ各チャネルのヒストグラムを作成する。
【００３１】
Ｓ５０４はネガベース画像の平均値を算出するステップである。Ｓ５０３で作成したヒストグラムよりＲ、Ｇ、Ｂ各チャネルの平均カウント値を算出する。
【００３２】
Ｓ５０５はＳ５０４で算出されたネガベース画像の平均値が予め決められている範囲に収まっているかどうか判定するステップである。予め決められた範囲に収まっていない場合には、プリプリスキャンにおいてネガベース領域のスキャンが何らかの理由により失敗したと判断する。範囲内である場合にはＳ５０６へ進み、範囲外である場合にはＳ５０７へ進む。
【００３３】
Ｓ５０６はプリスキャンのアナログゲインを決定するステップである。Ｓ５０４で算出したネガベース画像の平均値が選択されているフィルム種類のスキャン条件でスキャンした場合に所定の値になるようなアナログゲインを算出する。
【００３４】
Ｓ５０７はプリプリスキャンに失敗しネガベースの平均値を取得できなかった場合のアナログゲインを設定するステップである。この場合は選択されているフィルム種類の設定値ファイルよりアナログゲインのデータを読み込みこのデータを設定する。
【００３５】
Ｓ５０８はプリスキャン条件を決定するステップである。既に決定しているアナログゲイン以外のスキャン条件の設定値を選択されているフィルム種類の設定値ファイルより読み出す。
【００３６】
次に図４のプリスキャン情報の解析Ｓ４０９で行なわれる、本発明の特徴を示すガンマ補正テーブル（ＬＵＴ）の作成処理を詳しく説明する。図６に本発明の特徴を示すガンマ補正テーブルの作成処理のフロー図を示す。
【００３７】
ステップＳ６０１で、プリスキャン画像の画素データに基づき、ＲＧＢ各色信号と輝度信号のヒストグラムを作成する。
【００３８】
例えば、輝度信号Ｙは、ＲＧＢ信号から式（２）により作成される。
Ｙ＝０．３０Ｒ＋．５９Ｇ＋０．１１Ｂ      …      （２）
【００３９】
ステップＳ６０２で、Ｓ６０１で作成したヒストグラムよりＲＧＢ各色信号および輝度信号のホワイトおよびブラックポイントを決定する。ＲＧＢ信号および輝度信号に対して、ハイライトポイントと、シャドウポイントからの度数の累積値がそれぞれ所定値（全画素数に対する比率として示される）になる信号レベルを求め、この信号レベルをホワイトおよびブラックポイントとする。
【００４０】
ステップＳ６０３で、Ｓ６０１で作成したヒストグラムよりＲＧＢ各色信号および輝度信号の平均カウント値を算出するステップである。
【００４１】
ステップＳ６０４で、輝度信号のデータレンジが予め決められている判定値１より小さいかどうかを判定する。データレンジとはＳ６０２で求めたホワイトポイントとブラックポイントのデータの範囲のことである。データレンジが判定値１より小さい場合にはＳ６０５に進み、大きい場合にはＳ６０７に進む。
【００４２】
ステップＳ６０５で、輝度信号の平均値の位置が予め決められている判定値２より大きいかどうか、または判定値３より小さいかどうかを判定する。平均値の位置とは、ホワイト、ブラックポイントの範囲における平均値の相対的な位置のことである。以下の式（３）により算出される。
平均値の位置＝（平均値−ブラックポイント）／（ホワイトポイント−ブラックポイント）      …      （３）
【００４３】
平均値の位置が判定値２より大きい、または判定値３より小さい場合にはＳ６０６に進み、それ以外の場合はＳ６０７に進む。
【００４４】
ステップＳ６０６で、ガンマ値算出に使用するターゲット値を変更する。通常の場合のターゲット値は、５０％の位置になるように設定されている。信号が８ビットの場合、５０％とは「１２８」である。本ステップの処理が行われる場合は、処理対象の画像の特徴としてデータレンジが狭く、平均値の位置が５０％から離れている場合である。平均値の位置が５０％から離れれば離れるほど、算出されるガンマ値は大きくまたは小さくなってしまい、ＬＵＴの入力に対する出力の変化量が大きくなり、ノイズ成分の拡大や擬似輪郭の発生を起こしてしまう。また、データレンジが小さい場合には、上記現象の発生はさらに起こりやすくなってしまう。そこで、本ステップでは、輝度信号のデータレンジに応じてターゲット値を変化させて、算出するガンマ値が大きくまたは小さくなり過ぎないようにする。具体的には以下のようにターゲット値を変更している。信号値のビット数を８ビットとして説明する。
【００４５】
（１）データレンジが、判定値４＜データレンジ＜判定値１の場合
ＮｅｗＴａｒｇｅｔ／２５５＝（０．５−ＡｖｅＰｏｓ）×（Ｗ−Ｊ４）／（Ｊ１−Ｊ４）＋ＡｖｅＰｏｓ      …      （４）
ここで、ＮｅｗＴａｒｇｅｔ  ：  求めるターゲット値
ＡｖｅＰｏｓ        ：  輝度信号の平均値の位置
Ｗ                  ：  輝度信号のデータレンジ
Ｊ１、Ｊ４          ：  判定値１、判定値４
（２）データレンジが、データレンジ≦判定値４の場合
ＮｅｗＴａｒｇｅｔ／２５５＝ＡｖｅＰｏｓ      …      （５）
【００４６】
上述の方法では、データレンジが判定値１から判定値４の間では、ターゲット値の位置を５０％から平均値の位置の間で相対的に変化させていて、データレンジが判定値４以下の場合には、ターゲット値の位置を平均値の位置と同じにしている。このように、データレンジが狭くなればなるほど、ターゲット値の位置を平均の位置に近づけることによって、算出されるガンマ値を大きくまたは小さくならないようにしている。また、データレンジによって相対的にターゲット値を変化させているので、複数の似たような画像を処理した場合にも、補正結果がほぼ同じようになり、ある閾値を境に急激に変化するということはない。
【００４７】
ステップＳ６０７で、ＲＧＢ各色信号のホワイトおよびブラックポイントと平均値とターゲット値により、ＲＧＢの各色信号のガンマ値を算出する。ガンマ値の算出は、式（１）により算出する。
【００４８】
ステップＳ６０８で、ＲＧＢ信号のホワイトおよびブラックポイントとガンマ値によりＲＧＢの各色信号ごとのＬＵＴを作成する。まず、プリスキャンに使用したＬＵＴに対して、ホワイトおよびブラックポイントによりクリップする。次に、ホワイト−ブラックポイント間のデータに対して、ガンマ変換を行ってＬＵＴを作成する。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、処理対象画像の特性を解析して、カンマ値γを決定することにより、データレンジが狭く、画像の平均の明るさが極端に明るいまたは暗い場合にも、ノイズ成分の拡大と擬似輪郭の発生を防いで、良好な画像を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】フィルムスキャナにおけるＬＵＴ作成処理を示すフローチャート
【図２】ＬＵＴの一例を示す図
【図３】実施例の構成を示すブロック図
【図４】ホストコンピュータとスキャナとの命令および処理の関係を示す図
【図５】プリプリスキャン情報の解析の処理フローを示す図
【図６】本発明の特徴を示すＬＵＴ作成処理のフローを示す図
【符号の説明】
【００５１】
１  光源
２  調光装置
３  原稿
４  原稿給送装置
５  フィルタ部（ＮＤフィルタ、ネガベース除去フィルタ）
６  フィルタ切り替え装置
７  レンズ群
８  ＣＣＤ
９  アナログ系
１０  Ａ／Ｄ変換装置
１１  デジタル信号変換テーブル
１２  テーブル設定装置
１３  色補正用変換マトリクス回路
１４  マトリクス設定装置
１５  スキャン画像用記憶装置
１６  ＣＰＵ
１７  入力装置
１８  モニター装置
【図１】
2006303789.tif 000003
【図２】
2006303789.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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