(57)【要約】【課題】  輝度色差系の信号から、階調変換による色飽和などの弊害を低減するための尺度すなわち信号Ｚを少ない処理コストで求める。【解決手段】  本発明の画像処理装置は、輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号と複数の色差に関する入力信号を受け、該複数の色差に関する入力信号に依存させて信号Ｚを作成する信号作成手段と、この信号Ｚを用いて変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するゲイン作成手段と、該明るさ信号に該変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じて、階調変換された明るさ信号を算出する階調変換手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】      図２
2006115445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号と複数の色差に関する入力信号を受け、
１）該複数の色差に関する入力信号に依存させて信号Ｚを作成する信号作成手段と、
２）この信号Ｚを用いて変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するゲイン作成手段と、
３）該明るさ信号もしくはその線形変換信号に該変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じて、階調変換された明るさ信号を算出する階調変換手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
該明るさ信号はいわゆる輝度関数であり、複数の色差はいわゆる色差Ｃｒ、Ｃｂである
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像処理装置において、
該明るさ信号はいわゆるCIEＬabの関数Ｌもしくはその変形であり、複数の色差はそれぞれａ，ｂである
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記信号作成手段は、該複数の色差に関する入力信号をＣ１，Ｃ２とし、該輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号をＶとするとき、該信号Ｚを、Ｚ＝Ｖ＋ｗ１・Ｃ１＋ｗ２・Ｃ２で、ｗ１，ｗ２の値をＣ１、Ｃ２の値に依存させて変更して算出する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記信号作成手段は、該複数の色差に関する入力信号をＣ１，Ｃ２とし、該輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号をＶとするとき、該信号Ｚを、Ｚ＝Ｖ＋ｗ３・｜Ｃ１｜＋ｗ４・｜Ｃ２｜  （ただし、ｗ３，ｗ４は定数）で算出する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記階調変換手段は、
該複数の色差に関する入力信号をＣ１，Ｃ２とし、階調変換後の色差をＣ１’，Ｃ２’とするとき、Ｃ１’＝ｋ（Ｚ）・Ｃ１、Ｃ２’＝ｋ（Ｚ）・Ｃ２により算出するか、あるいは、Ｃ１’＝ｋ１（Ｚ）・Ｃ１、Ｃ２’＝ｋ１（Ｚ）・Ｃ２により算出する
（ただし、ｋ１（Ｚ）は、Ｚに関して単調に変化する関数をＴ（Ｚ）として、ｋ１（Ｚ）＝ｋ（Ｚ）・Ｔ（Ｚ）あるいは  ｋ１（Ｚ）＝ｋ（Ｔ（Ｚ））である。）
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
１）Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号から信号Ｚを
Ｙ＝a1・Ｒ＋ａ２・Ｇ＋a3・Ｂ、
Ｃｒ＝Ｒ−Ｙ、
Ｃｂ＝Ｂ−Ｙとして
Ｚ＝Ｙ＋ｗ３・｜Ｃｒ｜＋ｗ４・｜Ｃｂ｜  （ただし、ｗ３，ｗ４は所定定数）
で算出するか、あるいは、
Ｃｒ、Ｃｂの大小関係に依存させて、ｗ１，ｗ２の値を変更して
Ｚ＝Ｙ＋ｗ１・Ｃｒ＋ｗ２・Ｃｂで算出する信号作成手段と、
２）この信号Ｚを用いてＺの関数として変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するゲイン作成手段と
３）この変換ゲインを用いて変換されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号を
Ｒ’＝ｋ（Ｚ）・Ｒ、
Ｇ’＝ｋ（Ｚ）・Ｇ、
Ｂ’＝ｋ（Ｚ）・Ｂ、
により算出する階調変換手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の前記信号作成手段、前記ゲイン作成手段、および前記階調変換手段として機能させるための画像処理プログラム。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
被写体を撮像して画像信号を生成する撮像部とを備え、
前記撮像部で生成した画像信号を、前記画像処理装置に入力して階調変換を実施する
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項１０】
輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号と複数の色差に関する入力信号を受け、
１）該複数の色差に関する入力信号に依存させて信号Ｚを作成するステップと、
２）この信号Ｚを用いて変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するステップと、
３）該明るさ信号もしくはその線形変換信号に該変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じて、階調変換された明るさ信号を算出するステップと
を備えたことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
１）Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号から信号Ｚを
Ｙ＝a1・Ｒ＋ａ２・Ｇ＋a3・Ｂ、
Ｃｒ＝Ｒ−Ｙ、
Ｃｂ＝Ｂ−Ｙとして
Ｚ＝Ｙ＋ｗ３・｜Ｃｒ｜＋ｗ４・｜Ｃｂ｜  （ただし、ｗ３，ｗ４は所定定数）
で算出するか、あるいは、
Ｃｒ、Ｃｂの大小関係に依存させて、ｗ１，ｗ２の値を変更して
Ｚ＝Ｙ＋ｗ１・Ｃｒ＋ｗ２・Ｃｂで算出するステップと、
２）この信号Ｚを用いてＺの関数として変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するステップと
３）この変換ゲインを用いて変換されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号を
Ｒ’＝ｋ（Ｚ）・Ｒ、
Ｇ’＝ｋ（Ｚ）・Ｇ、
Ｂ’＝ｋ（Ｚ）・Ｂ、
により算出するステップと
を備えたことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号の処理技術に関する。
または、本発明は、電子カメラやデジタル画像処理ソフトなどに利用可能における画像処理技術に関する。
または、本発明は、デジタル画像のソフトコピー及びハードコピー装置などに利用可能な画像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｒ、Ｇ、Ｂまたは輝度に対してガンマ変換を用いて階調特性を変換する方法が特開平４−１５０１７１号公報等により知られている。この例では、出力Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が入力Ｒ、Ｇ、Ｂと一致する階調変換を行うものである。これによって、階調変換しても色相の変化が抑えられる効果があるとする。これによれば、輝度成分として
Ｙ＝0.3・Ｒ＋0.59・Ｇ＋0,11・Ｂ
を用い、ガンマ変換特性ｆとして、変換後の輝度信号をＹ’＝ｆ（Ｙ）で求め、
変換ゲインＫを
Ｋ（Ｙ）＝ｆ（Ｙ）／Ｙ
として、変換後のＲ’、Ｇ’、Ｂ’を、
Ｒ’＝Ｋ（Ｙ）・Ｒ、  Ｇ’＝Ｋ（Ｙ）・Ｇ、  Ｂ’＝Ｋ（Ｙ）・Ｂ
で求めている。
【０００３】
しかしながら、変換係数をＹの関数として求める事は問題がある。０≦Ｒ、Ｇ、Ｂ≦１なる色域で考えた場合、Ｙの範囲は０≦Ｙ≦１となる。ここで画像中の赤色の強い部分、例えば（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（0.8，0.１，0.１）の画素ではＹ＝0.31となるが、Ｙを念頭に作るγ変換特性の取り方によっては最大1/0.31＝3.22倍のゲインがかかる可能性があるが、Ｒ自身のゲイン余裕は1/0.8＝1.25しか無いため、赤が飽和しやすい傾向があった。Ｂについても同様である。従って、補正係数を決めるパラメータとしてはＹは適当ではない。
【０００４】
米国特許第６，６７７，９５９号明細書では、  Ｒ，Ｇ，Ｂの最大値max（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を求め、これがダイナミックレンジの範囲を超えないように補正係数を求め、この補正係数をＲ，Ｇ，Ｂに乗じて変換後のＲ’Ｇ’Ｂ’を求める方法が開示されている。この場合のように、補正係数を決めるパラメータとしてmax（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を用いれば、赤や青の飽和の問題を解決する事が出来る。
しかしながら、米国特許第６，６７７，９５９号明細書ではＲ，Ｇ，Ｂ色空間での処理は説明されているが、ＹＣｒＣｂ空間で最適な処理方法は説明されていない。
【特許文献１】特開平４−１５０１７１号公報
【特許文献２】米国特許第６，６７７，９５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、画像の輝度色差信号から、色飽和を防止するための尺度となる信号Ｚを求める技術を提供する。
また、本発明は、この信号Ｚを用いることで、色飽和などの弊害の少ない階調変換を行う技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］
本発明の画像処理装置は、輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号と複数の色差に関する入力信号を受け、
１）複数の色差に関する入力信号に依存させて信号Ｚを作成する信号作成手段と、
２）この信号Ｚを用いて変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するゲイン作成手段と、
３）明るさ信号あるいはその線形変換信号に変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じて、階調変換された明るさ信号を算出する階調変換手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
［２］
なお好ましくは、明るさ信号はいわゆる輝度関数であり、複数の色差はいわゆる色差Ｃｒ、Ｃｂである。
【０００８】
［３］
また好ましくは、明るさ信号はいわゆるCIEＬabの関数Ｌもしくはその変形であり、複数の色差はそれぞれａ，ｂである。
【０００９】
［４］
なお好ましくは、信号作成手段は、複数の色差に関する入力信号をＣ１，Ｃ２とし、輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号をＶとするとき、信号Ｚを、Ｚ＝Ｖ＋ｗ１・Ｃ１＋ｗ２・Ｃ２で、ｗ１，ｗ２の値をＣ１、Ｃ２の値に依存させて変更して算出する。
【００１０】
［５］
また好ましくは、信号作成手段は、複数の色差に関する入力信号をＣ１，Ｃ２とし、輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号をＶとするとき、信号Ｚを、Ｚ＝Ｖ＋ｗ３・｜Ｃ１｜＋ｗ４・｜Ｃ２｜  （ただし、ｗ３，ｗ４は所定定数）で算出する。
【００１１】
［６］
なお好ましくは、階調変換手段は、複数の色差に関する入力信号をＣ１，Ｃ２とし、階調変換後の色差をＣ１’，Ｃ２’とするとき、Ｃ１’＝ｋ（Ｚ）・Ｃ１、Ｃ２’＝ｋ（Ｚ）・Ｃ２により算出するか、あるいは、Ｃ１’＝ｋ１（Ｚ）・Ｃ１、Ｃ２’＝ｋ１（Ｚ）・Ｃ２により算出する
（ただし、ｋ１（Ｚ）は、Ｚに関して単調に変化する関数をｔ（Ｚ）として、ｋ１（Ｚ）＝ｋ（Ｚ）・ｔ（Ｚ）あるいは  ｋ１（Ｚ）＝ｋ（ｔ（Ｚ））である。）
ことを特徴とする。
【００１２】
［７］
本発明の別の画像処理装置は、
１）Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号から信号Ｚを
Ｙ＝a1・Ｒ＋ａ２・Ｇ＋a3・Ｂ、
Ｃｒ＝Ｒ−Ｙ、
Ｃｂ＝Ｂ−Ｙとして
Ｚ＝Ｙ＋ｗ３・｜Ｃｒ｜＋ｗ４・｜Ｃｂ｜  （ただし、ｗ３，ｗ４は所定定数）
で算出するか、あるいは、
Ｃｒ、Ｃｂの大小関係に依存させて、ｗ１，ｗ２の値を変更して
Ｚ＝Ｙ＋ｗ１・Ｃｒ＋ｗ２・Ｃｂで算出する信号作成手段と、
２）この信号Ｚを用いてＺの関数として変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するゲイン作成手段と
３）この変換ゲインを用いて変換されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号を
Ｒ’＝ｋ（Ｚ）・Ｒ、
Ｇ’＝ｋ（Ｚ）・Ｇ、
Ｂ’＝ｋ（Ｚ）・Ｂ、
により算出する階調変換手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
［８］
本発明の画像処理プログラムは、コンピュータを、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の信号作成手段、ゲイン作成手段、および階調変換手段として機能させる。
【００１４】
［９］
本発明の電子カメラは、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の画像処理装置と、被写体を撮像して画像信号を生成する撮像部とを備える。さらに、この電子カメラは、撮像部で生成した画像信号を、画像処理装置に入力して階調変換を実施することを特徴とする。
【００１５】
［１０］
本発明の画像処理方法は、輝度もしくは明るさに関する量を表す明るさ信号と複数の色差に関する入力信号を受けて、次のステップを実施する。
１）該複数の色差に関する入力信号に依存させて信号Ｚを作成するステップ
２）この信号Ｚを用いて変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するステップ
３）該明るさ信号もしくはその線形変換信号に該変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じて、階調変換された明るさ信号を算出するステップ
【００１６】
［１１］
本発明の別の画像処理方法は、次のステップを実施する。
１）Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号から信号Ｚを
Ｙ＝a1・Ｒ＋ａ２・Ｇ＋a3・Ｂ、
Ｃｒ＝Ｒ−Ｙ、
Ｃｂ＝Ｂ−Ｙとして
Ｚ＝Ｙ＋ｗ３・｜Ｃｒ｜＋ｗ４・｜Ｃｂ｜  （ただし、ｗ３，ｗ４は所定定数）
で算出するか、あるいは、
Ｃｒ、Ｃｂの大小関係に依存させて、ｗ１，ｗ２の値を変更して
Ｚ＝Ｙ＋ｗ１・Ｃｒ＋ｗ２・Ｃｂで算出するステップ
２）この信号Ｚを用いてＺの関数として変換ゲインｋ（Ｚ）を作成するステップ
３）この変換ゲインを用いて変換されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号を
Ｒ’＝ｋ（Ｚ）・Ｒ、
Ｇ’＝ｋ（Ｚ）・Ｇ、
Ｂ’＝ｋ（Ｚ）・Ｂ、
により算出するステップ
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、輝度色差系の画像信号から、色の濃さと明るさとを総合して反映する信号Ｚを、少ない処理コストで算出することが可能になる。この信号Ｚは、その画像の局所的な飽和しやすさを的確に示す信号となる。
この信号Ｚを尺度にして階調変換を実施した場合、階調変換後の飽和現象などを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
《第１実施形態》
図１は、画像処理装置１１の構成を示すブロック図である。
図１において、処理対象の画像信号は、信号作成部１２および階調変換部１４に入力される。この信号作成部１２では、入力される画像信号から色差を含む信号Ｚを画素単位に生成し、この信号Ｚをゲイン作成部１３へ出力する。ゲイン作成部１３は、この信号Ｚを予め定められた階調変換カーブｋ（ガンマカーブ、硬調カーブ、軟調カーブなど・・）に当てはめて、変換ゲインｋ（Ｚ）を画素単位に求める。この変換ゲインｋ（Ｚ）は、画素単位に階調変換部１４に与えられる。階調変換部１３は、階調変換を施す画像信号の成分に、画素単位に決定される変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じることにより、画像信号の階調変換処理を実施する。画像処理装置１１は、この階調変換後の画像信号を出力する。
【００１９】
図２は、画像処理装置１１による信号Ｚの算出動作、および階調変換動作を示す流れ図である。以下、この画像処理装置１１の動作について説明する。
入力画像がＹ，Ｃｂ，Ｃｒの場合、これはＲ，Ｇ，Ｂから次の関係式で定められている。
Y=0.299・R+0.5870・G+0.1140・B
Cr=0.5・B-0.3316・G-0.1684・R
Cb=0.5・R-0.4187・G-0.0813・B
変換ゲインｋ（Ｚ）を決めるパラメータＺは、入力のＹ，Ｃｂ，Ｃｒ値（図２のＳ１に対応）を用いて、ＲＧＢの大小判定を行うための条件値ｄ１，ｄ２，ｄ３を求める。
R-G=d1=2.1159・Cr+0.3441・Cb
R-B=d2=1.4032・Cr-1.7718・Cb
G-B=d3=-0.7127・Cr-2.1159・Cb
なお、条件値ｄ１，ｄ２，ｄ３は正負判定を行うだけなので、乗算回数を減らす為に、ＣｒかＣｂの一方の係数を１にするのがよい、例えば
d1=Cr+0.1626・Cb
d2=Cr−1.2627・Cb
d3=−Cr−2.9688・Cb
とすることが好ましい。
【００２０】
次に、
w1=0,w2=0,
if d1>=0 then begin   if d2>=0 then w1=1.402
else w2=1.7718 ;          end
else begin            if d3>=0 then begin w1=-0.7139 ;  w2=-0.3441 ; end
else w2=1.7718 ;          end;
の条件判別に基づいて、信号Ｚの算出に使用する係数ｗ１，ｗ２を決定する。この係数ｗ１，ｗ２を用いて、信号Ｚは、
Ｚ=Y+w1・Cr+ｗ２・Cb
となる（図２のＳ２に対応）。
【００２１】
このように求めた信号Ｚは、max（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にほぼ等価な値となる。すなわち、この信号Ｚは、低彩度の画素（Ｒ≒Ｇ≒Ｂ）については『明るさ』を示す値となり、高彩度の画素については『突出した色成分の値』すなわち『色の濃さ』を反映した値となる。
この信号Ｚを用いて、予め定められた階調変換特性（例えばγカーブ、Ｓ字カーブなど）の入出力比に該当する変換ゲインｋ（Ｚ）を求める（図２のＳ３に対応）。図３は、この変換ゲインｋ（Ｚ）の例を示す図である。
Ｙ’＝ｋ（Ｚ）・Ｙ、  Ｃｒ’＝ｋ（Ｚ）・Ｃｒ、  Ｃｂ’＝ｋ（Ｚ）・Ｃｂにより、階調変換後の画像信号Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’を算出する（図２のＳ４に対応）。
【００２２】
このように、ＲＧＢの値の大きいものを主体に階調変換の明るさパラメータＺを決め、これに基づいてゲインを決めるので、階調変換結果がＲＧＢの色域範囲から外に出る場合が、単純にＹを用いた場合に比べて大幅に減少し有効な階調変換結果を得ることが出来る。
なお、画像によっては階調変換後に、彩度が高くなりすぎるもしくは低くなりすぎる場合がある。その場合は色差には輝度とは別の変換ゲインｋ1（Ｚ）を用いて変換するのが良い。この場合
Ｙ’＝ｋ（Ｚ）・Ｙ、
Ｃ１’＝ｋ１（Ｚ）・Ｃ１、
Ｃ２’＝ｋ１（Ｚ）・Ｃ２、
により算出する。
【００２３】
ここで、ｋ１（Ｚ）は、画像群に対して、画質主観評価実験によって決定したＺに関する単調変化関数をＴ（Ｚ）として、
ｋ１（Ｚ）＝ｋ（Ｚ）・Ｔ（Ｚ）あるいは  ｋ１（Ｚ）＝ｋ（Ｔ（Ｚ））
で求める。
図４は、この関数Ｔ（Ｚ）の２つの例を示す図である。
なお、この実施形態ではＹ、Ｃｒ、Ｃｂの場合を述べたが、他の輝度色差座標系の場合でも適当に係数を決めれば同様の処理が可能である。例えばＣＩＥＬａｂ座標系で計算する場合Ｙの代わりにＬ、Ｃｒの代わりにａ、Ｃｂの代わりにｂを用いる事ができる。勿論、係数は上述の場合と異なってくる。
【００２４】
《第２実施形態》
第２実施形態の画像処理装置は、第１実施形態（図１）と同じ構成のため、ここでの説明を省略する。
ここでは、入力画像がＹ，Ｃｂ，Ｃｒの場合で、実施形態１を更に簡単化した場合について述べる。
この場合、適当な係数w3,w4を用いて、
Ｚ=Y+w3・｜Cr｜+w4・｜Cb｜
とする。この係数w3,w4は、階調変換時の飽和現象に、彩度（色の濃さ）がどの程度影響するかを表す係数であり、テスト画像の階調変換などから実験的または理論的に決定することができる。
【００２５】
以下、Ｙを、Ｙ＝(R+2・G+B)/4  とした場合で、Z=Y+（｜Cr｜+｜Cb｜）/2  とする場合の例について式の意味を説明すると、図５のようになる。
この場合、信号Ｚは、ＲＧＢいずれかの大きな値を反映した値となる。すなわち、信号Ｚは、低彩度の画素（Ｒ≒Ｇ≒Ｂ）については『明るさ』を示す値となり、高彩度の画素については『突出した色成分の値』すなわち『色の濃さ』を反映した値となる。
【００２６】
なお、階調変換については、第１実施形態と同じために、説明を省略する。
このように、ＲＧＢの値の大きいものを主体に階調変換の明るさパラメータＺを決め、これに基づいてゲインを決めるので、階調変換結果がＲＧＢの色域範囲から外に出る場合が、単純にＹを用いてゲインを設定する場合に比べて大幅に減少し、有効な階調変換結果を得ることが出来る。
なお、この実施形態ではＹ、Ｃｒ、Ｃｂの場合を述べたが、他の輝度色差座標系の場合でも、その輝度色差座標系に応じて係数w3,w4を設定すれば同様の処理が可能である。例えばＣＩＥＬａｂ座標系で計算する場合Ｙの代わりにＬ、Ｃｒの代わりにａ、Ｃｂの代わりにｂを用いる事ができる。
【００２７】
《色立方体と信号Ｚとの関係》
以下、信号ＺとＲＧＢ色立方体との関係を説明する。
図６は、ＲＧＢ色立方体の斜視図である。
図７〜図９では、説明を簡明にするため、ＲＧＢ色立方体のＣｂ＝０の断面について示す。
図７では、輝度信号Ｙを尺度にして、輝度Ｙを点Ａから点Ｂへ階調変換を行っている。この場合、Ｒ軸に近い高彩度な点Ａ’は、ＲＧＢ色立方体を飛び出した点Ｂ’に変換され、色飽和が生じてしまう。
【００２８】
一方、図８では、適当な定数ｗ３を用いて  Ｃｂ＝０断面内に、Ｚ＝Ｙ＋ｗ３・｜Ｃｒ｜なる信号Ｚを考える。Ｚが一定値Ｚ１及びＺ２となる集合（以下『等Ｚ線（面）』という）を表すと、図８中に示す一点鎖線のようになる。この等Ｚ面がＲＧＢ色立方体を超えない『信号Ｚの上限値Ｚmax』となり、信号Ｚの階調変換ゲインＧを下式の範囲で決定すれば、
Ｇ≦Ｚmax／Ｚ
階調変換後に、ＲＧＢ色立方体内にある点がＲＧＢ色立方体外に飛び出すことはない。
【００２９】
なお、厳密には、一般にＣｒの正の側と負の側では最適なｗ３の値は異なるが近似的に一つの値ｗ３で代表しても、実質的にはあまり問題では無い。
また、ｗ３の決め方によっては、一部がＲＧＢ色立方体の外に出るケースが想定される。しかしながら、輝度信号Ｙを尺度にして階調変換を実施する場合（図７参照）に比べれば十分に色飽和が少なく、本発明の効果を失うものではない。
【００３０】
一方、図９も、Ｃｂ＝０の断面を示した図である。
この図９には、更にＣｒの正負判別によって、Ｃｒに乗ずる信号Ｚの係数ａ１，−ａ２を変更する場合を示す。このように係数ａ１，−ａ２を変更することにより、上限値Ｚmax付近における等Ｚ線（面）をＲＧＢ色立方体の境界面形状に一段と近づけることができる。この信号Ｚを尺度に用いることで、階調変換後にＲＧＢ色立方体内の点がＲＧＢ色立方体外に飛び出さず、かつ階調変換ゲインＧの選択範囲をぎりぎりまで拡げることができる。
【００３１】
なお、図９に示す係数値ａ１，−ａ２などの決め方によっては、一部がＲＧＢ色立方体の外に飛び出すが、輝度信号Ｙを尺度にして階調変換を実施する場合（図７参照）に比べれば十分に色飽和が少なく、本発明の効果を失うものではない。
また、図９［ｂ］の条件表に示すように、Ｃｂが０でない場合についても、Ｃｒ，Ｃｂの正負の条件で、係数ｗ１，ｗ２の値を変更してもよい。このような変化により、等Ｚ面をＲＧＢ色立方体の境界面形状に一段と近づけることができる。
なお、ここではＲＧＢ色立方体の境界面と概略平行な面を有する等Ｚ面になるように、信号Ｚの定義式のパラメータを決定しているが、実際的には、多数の変換画像を用いた実験結果に基づいて、適当な信号Ｚの係数を設定することが好ましい。
次に、別の実施形態について説明する。
【００３２】
《第３実施形態》
第３実施形態は、電子カメラの実施形態である。
図１０は、本実施形態の構成を示すブロック図である。
図１０において、電子カメラ１１には、撮影レンズ１２が装着される。この撮影レンズ１２の像空間には、撮像素子１３の受光面が配置される。この撮像素子１３は、タイミングジェネレータ２２ｂの出力パルスによって動作が制御される。
【００３３】
この撮像素子１３で生成される画像は、Ａ／Ｄ変換部１５および信号処理部１６を介して、バッファメモリ１７に一時記憶される。
このバッファメモリ１７は、バス１８に接続される。このバス１８には、画像処理部１９、カードインターフェース２０、マイクロプロセッサ２２、圧縮伸張部２３、および画像表示部２４が接続される。この内、カードインターフェース２０は、着脱自在なメモリカード２１に対するデータの読み書きを行う。また、マイクロプロセッサ２２には、電子カメラ１１のスイッチ群２２ａからユーザー操作の信号が入力される。さらに、画像表示部２４は、電子カメラ１１の背面に設けられたモニタ画面２５に画像を表示する。
このような構成の電子カメラ１１は、マイクロプロセッサ２２および画像処理部１９において、第１〜第２の実施形態の階調変換処理を実行する。
このような階調変換処理は、撮像時の画像データに対して実施してもよいし、メモリカード２１に保存された画像データに対して後から実施してもよい。
【００３４】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態の階調変換処理を、コンピュータ上で実現することもできる。この場合、画像処理プログラムを用いて、コンピュータを、第１〜第２の実施形態における信号作成部１２、ゲイン作成部１３、および階調変換部１４として機能させればよい。
【００３５】
また、上述した実施形態において、入力される画像信号をＲＡＷデータ（ベイヤ配列などの色配列データ）として、ＲＡＷデータに階調変換を施しても良い。この場合、１画素ごとに色成分が全て揃わないため、１画素ごとに信号Ｚを直に生成することできない。
【００３６】
この場合は、周辺画素の色成分を用いて画素単位に信号成分（ＲＧＢ色成分、または色差成分および明るさ信号など）を生成する処理をＲＡＷデータに実施し、得られた信号成分から信号Ｚを求めればよい。
【００３７】
また、ＲＡＷデータを、信号Ｚの生成に必要な信号成分が全部揃う画素ブロック単位に分けて、画素ブロックごとに得られた信号Ｚからその画素ブロックに適用する階調変換ゲインｋ（Ｚ）を決定してもよい。
【００３８】
なお、ＲＡＷデータ中の色配列データに対して階調変換ゲインｋ（Ｚ）を乗じてもよい。また、これら階調変換ゲインｋ（Ｚ）を後から参照して階調変換を実施できるように、ＲＡＷデータ中の画像処理情報に格納してもよい。
【００３９】
また、インターネット上などの画像処理サーバーや画像アルバムサーバーにおいて、ユーザーから伝送される画像データに対して、上述した実施形態の画像処理方法をサービスとして提供してもよい。なお、記録媒体や通信媒体を介して画像データを取得して、プリントサービスを提供するプリントサーバーが、プリント前処理として、上述した実施形態の画像処理方法を実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明は、画像処理などに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】画像処理装置１１を示すブロック図である。
【図２】信号Ｚの算出動作と階調変換動作とを示す流れ図である。
【図３】階調変換ゲインｋ（Ｚ）の例を示す図である。
【図４】彩度補正用のゲインＴ（Ｚ）の例を示す図である。
【図５】信号Ｚの性質を説明する図である。
【図６】ＲＧＢ色立方体を示す図である。
【図７】輝度信号Ｙを用いた階調変換を示す図である。
【図８】Ｃｂ＝０断面における信号Ｚ＝Ｙ＋ｗ３・|Ｃｒ|の性質を説明する図である。
【図９】Ｃｒ，Ｃｂの正負判別で係数ａ１，−ａ２を切り換えた場合の信号Ｚの性質を説明する図である。
【図１０】電子カメラの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｚ  色の濃さおよび明るさを総合的に反映した信号値
１１  画像処理装置
１２  信号作成部
１３  ゲイン作成部
１４  階調変換部
【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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