(57)【要約】【課題】  画像の階調調整／補正を単純化する。【解決手段】  ディジタル画像をフィルタリングして画像の各画素値ごとの対応する局所的平均値を得る（１０）。画像は、小さいフィルタ半径を有しかつ半径の中心画素値に重み付けすることが好ましい円錐型フィルタを使用してフィルタリングされる。局所的平均値を使用して、選択されたシャドー関数とハイライト関数からそれぞれシャドー値とハイライトの値を得る（１１）。各画素のシャドー値とハイライト値からそれぞれ階調関数が導出される（１２）。画像の各画素値が、導出されたシャドー階調関数とハイライト階調関数に従ってリマップされる（１３）。階調補正された画像は、所望の画像品質が得られるまで、シャドー関数とハイライト関数のパラメータを調整し画像データをリマップすることによって、繰り返し補正することができる（１４，１５）。
2005526300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素値を含むディジタル画像データを処理する方法であって、
画像データをフィルタリングして各画素値の局所的平均値を得る段階（１０）と、
前記画像データの各画素値に関して、
ａ）局所的平均値を使用して、選択されたシャドー関数と選択されたハイライト関数（１１）からそれぞれ、対応するシャドー値とハイライト値を得る段階と、
ｂ）前記対応するシャドー値とハイライト値の一方から、少なくとも１つの階調関数を導出する段階（１２）と、
ｃ）少なくとも１つの導出した階調関数に従って各画素をリマップして、階調調整された画素値を得る段階（１３）と
を有する方法。
【請求項２】
前記選択されたハイライト関数と選択されたシャドー関数のそれぞれが、両方とも前記ディジタル画像データのダイナミック・レンジによって境界が決められており、さらに、
ｄ）前記ダイナミック・レンジ内で前記ハイライト関数とシャドー関数の関数パラメータを変化させる段階（１５）と、
ｅ）段階ａ）〜ｄ）を、所望の画像品質が得られる（１４）まで実行する段階と
を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの階調関数を導出する段階が、
前記シャドー値から第１の階調関数を導出し、前記ハイライト値から第２の階調関数を導出する段階（１２Ａと１２Ｂ）
を有する
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの導出した階調関数に従って各画素値をリマップする段階が、
前記第１の階調関数に従って各画素値をリマップして中間画素値を得る段階（１３Ａ）と、
前記第２の階調関数に従って前記中間画素値をリマップして、前記階調調整した画素値を得る段階（１３Ｂ）と
を有する
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の階調関数が、各画素値／シャドー値の第１の比率から導出される
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の階調関数が、
（各画素値−ハイライト値）／（ダイナミック・レンジ−ハイライト値）
の第２の比率から導出される
請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記関数パラメータが、ユーザ・インタフェース（６２）によって変更される
請求項２に記載の方法。
【請求項８】
フィルタリングする段階が、さらに、
中心に重み付した環状対称フィルタを使用してフィルタリングする段階
を有する
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記画像データが、対応する３００ｄｐｉを有するときに、７画素のフィルタリング半径が選択される
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
０画素のフィルタリング半径が選択される
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ディジタル画像の１画素値から前記複数の画素値までのフィルタ半径が選択される
請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
複数の画素値を含む画像データを処理するシステムであって、
前記複数の画素値のそれそれに、対応する局所的平均画素値を生成する画像データ・フィルタ（５０）と、
それぞれの局所的平均値に応じて、選択されたハイライト関数とシャドー関数に従って対応するハイライト値と対応するシャドー値をそれぞれ提供する手段（５１）と、
前記対応するハイライト値とシャドー値の一方に基づいて、少なくとも１つの階調関数を導出する階調関数導出部（５２）と、
前記少なくとも１つの導出した階調関数に従って各画素値をリマップして、階調調整した画素値を得るリマッパ（５３）と
を備えるシステム。
【請求項１３】
対応するハイライト値とシャドー値を提供する前記手段に結合され、前記選択されたハイライト関数とシャドー関数の関数パラメータを調整する制御信号を受け取る制御入力
をさらに含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像データ・フィルタ、対応するハイライト値とシャドー値を提供する手段、前記導出部、および前記リマッパが、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ならびにソフトウェア、ハードウェアおよびファームウェアの任意の組み合せのうちの１つとして実施される
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィルタが、中心に重み付けされた環状対称フィルタである
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記画像データが、３００ｄｐｉの解像度を有し、前記フィルタが、７画素の画素半径を有する請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フィルタが、
０画素の画素半径
を有する
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記フィルタが、
選択された前記ディジタル画像の１画素以上で複数の画素値以下の範囲の画素半径
を有する
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
表示画面（６０）に表示されるユーザ・インタフェース（６２）が、
前記ディジタル画像の前記複数の画素値をリマップする前と、前記複数の画素値をリマップした後に、前記ディジタル画像を表示する表示領域（６１）と、
前記ハイライト関数とシャドー関数の前記パラメータに対するユーザ調整（６３）を受け取る手段と
を有し、
前記複数の画素値が、前記ユーザ調整に従ってリマップされ、前記画像が、前記表示領域内に再表示される
請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
複数の画素値を含む画像データを処理するシステムであって、
前記複数の画素値を処理して、前記複数の画素値のそれぞれに対応する局所的平均画素値を生成する手段と、
選択されたハイライト関数とシャドー関数に従って、それぞれ局所的平均値に応じて対応するハイライト値と対応するシャドー値をそれぞれ提供する手段と、
前記対応するハイライト値とシャドー値の一方に基づいて、少なくとも１つの階調関数を導出する手段と、
前記少なくとも１つの導出した階調関数に従って各画素値をリマップして、階調調整された画素値を得る手段と
を有するシステム。
【請求項２１】
コンピュータ用の製造物品であって、
コンピュータ・メモリと、
前記コンピュータ・メモリに記憶されたプログラムであって、実行されたときに、前記コンピュータに、
前記画像データをフィルタリングして、各画素値の局所的平均値を獲得させ、
前記画像データ内の各画素値に関して、
ａ）前記局所的平均値を使用して、選択されたシャドー関数と選択されたハイライト関数から対応するシャドー値とハイライト値をそれぞれ獲得させ、
ｂ）前記対応するシャドー値とハイライト値の一方から少なくとも１つの階調関数を導出して、
ｃ）少なくとも１つの導出した階調関数に従って各画素をリマップし諧調調整画素値を獲得させるプログラムと
を有する物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル画像の強調に関する。
より詳細には、本開示は、階調増加アルゴリズム（ｔｏｎｅ−ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用して視覚的認識を最適化するように画像細部を描画するシステムおよび方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像の見え方をよくするために、所定の値のすべての画素が同じ新しい値にマップされるという点で、ディジタル画像内のすべての画素値に全体的にディジタル階調補正が適用される。
この種の技術では、単一の「いわゆる」階調曲線またはマッピングが定義され、この階調曲線に従って、画像内のすべての画素値が調整される。
その結果として、各入力値ごとに対応する出力値ができる。
この種の全体的な調整の問題点は、画像内の異なる領域が、画像のダイナミック・レンジとコントラストにより、近傍の画素の局所的な値に依存する異なる種類の階調調整を必要とする場合があることである。
従って、全体的な階調調整技術は、画像内の一部の領域を強化することが多く、他の領域では、視覚的な影響を受けない場合、又は視覚的な悪影響を受けることがある。
【０００３】
その結果、局所的に適応する階調補正技術が研究されてきた。
一般的に、局所的階調補正操作は、近傍画素の値によって、１つの入力値を潜在的に異なる出力値にマップする。
これは、例えば、シャドー調整とハイライト調整を一方が他方を損なうことなく同時に可能にする。
【０００４】
従来技術の局所的階調補正技術は、画像パラメータの手動調整によって画像照度を均等にするための手動操作を含む。
例えば、覆い焼きと焼き込みとして知られるアナログ暗室技術では、ユーザは、明るくしたり暗くしたりする画像領域を物理的に指定または識別しなければならない。
覆い焼きと焼き込みは、本質的に、写真のアナログ露光中に物理的なマスクを定義し位置決めすることからなる。
ディジタルの場合も、そのような技術は、明るくしたり暗くしたりする画像内の特定の画素または領域を、マウスや他のコンピュータ・インタフェースを使って選択することによって実行することができる。
ユーザは、調整する領域を手動で識別する他に、調整量も制御しなければならない。
この技術の問題点は、達成するのに一定レベルの技巧と多くの手間暇がかかることである。
【０００５】
もう１つの既知の解決策は、エッジ比率保持アルゴリズム（ｅｄｇｅ−ｒａｔｉｏ  ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に基づく。
このアルゴリズムは、補正出力画像を決定するために画像の反復処理を使用する。
この反復処理は、いくつかの近傍の画素値の比率を求め、その比率を逓倍し、最終的に、ある最大値に達した場合その比率をリセットすることからなる。
このようにして、画像エッジの明度値を、より視覚的に最適化された形で再現することができる。
前提は、この一連の計算が、人間の視覚システムを模倣することである。
具体的には、観察者が、画像またはシーンを絶えず綿密に調べ、シーンまたは画像の白色点に対してある種の正規化を行っていると推定される。
このアルゴリズムは、人間の視覚システムをモデル化することを試み、知覚的に適切な局所的色補正によって所定のシーンからディジタル捕捉画像を再現する。
較正入力が与えられた場合、この手法により、手動の技術を使って作成できるものと類似の画像が生成される（ここで、較正入力は、放射輝度や照度などの、直接測定できる何らかの物理量を正確に表す画像である）。
しかしながら、現在の実施形態は、多量の計算を必要とする傾向がある。
さらに、特に、入力が未較正の画像または露出がアンダー、オーバーまたは不均一な画像を修正するときに、そのようなアルゴリズム全体にわたって対話的な制御またはユーザが指定した制御を可能にする簡単な機構はない。
【０００６】
他の手法には、ヒストグラム平均化、画像セグメント化、または専用ハードウェアがある。
ヒストグラム平均化技術は、画像の明度値の統計分布の特性を使ってその画像の階調補正曲線を導出する。
画像セグメント化技術は、画像を画像の特定の領域に自動的に分割しようとする。
そのような領域は、次に、そのような領域の解析に基づいて、明るくされるかまたは暗くされる。
対数ＣＣＤセンサやデュアル・サンプリングＣＭＯＳセンサなどのハードウェアは、高ダイナミック・レンジのシーン・データを捕捉する優れた手段を提供する。
しかしながら、このハードウェアは、この高ダイナミック・レンジ・データを処理する方法あるいは低ダイナミック・レンジの装置にマップする方法を規定しない。
【０００７】
これらのすべての既知の技術の問題点は、これらの技術が、多量の計算を必要とし、実施または使用するのが難しく、特定タイプの画像の問題に固有であり、かつ／または多量のアーティファクトの導入と関係する場合があることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
きわめて高コントラストで高ダイナミック・レンジの画像からコントラストのない画像までを含む種々様々な画像を、ダイナミック・レンジ全体にわたって補正するときに視覚的に望ましい結果を得るために、不慣れなユーザのための階調調整／補正を単純化する低計算汎用階調補正解決策が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ほとんどのタイプのディジタル画像、特に高ダイナミック・レンジ画像を階調補正するための、有効で、直観的に単純で、計算負荷の少ないシステムおよび方法である。
この方法によれば、複数の画素値を有するディジタル画像が、画素ごとにフィルタリングされて、各画素値ごとの対応する局所的平均値が得られる。
次に、各画素の局所的平均値を使用して、選択されたシャドー関数とハイライト関数から、シャドー値とハイライト値がそれぞれ得られる。
シャドー値とハイライト値の一方から少なくとも１つの階調関数が導出され、次に、導出された階調関数に従って各画素がリマップされて、リマップされた画素値が生成される。
【００１０】
もう１つの実施形態において、各画素値に対応するシャドー値を使用して、第１のシャドー・ベース階調関数が導出され、ハイライト値を使用して、第２のハイライト・ベース階調関数が導出される。
次に、画像の各画素値が、第１の階調関数を使用してリマップされて中間画素値が得られ、次に、第２の階調関数を使用して各中間画素値がリマップされて最終的な階調調整された画素値が得られる。
【００１１】
１つの実施形態において、選択されたハイライト関数とシャドー関数の関数パラメータを画像データのダイナミック・レンジ内で変化させて、調整したシャドー値とハイライト値を得ることができる。
次に、調整したシャドー値とハイライト値を使用して、調整した階調関数が導出され、前述のような方法に従って、調整した階調関数を使用して画素値を繰り返しリマップすることができる。
【００１２】
ディジタル画像を階調補正する本発明のシステムは、画像内の複数の各画素値ごとに対応する局所的平均画素値を生成する事前画像畳み込みフィルタ（ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  ｉｍａｇｅ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）を含む。
選択されたハイライト関数とシャドー関数を実施する手段は、それぞれの局所的平均画素値に応じて、対応するハイライト値と対応するシャドー値を提供する。
階調関数導出部は、対応するハイライト値とシャドー値に応じて少なくとも１つの階調関数を導出する。
各画素値は、少なくとも１つの導出された階調関数に従ってリマッパによってリマップされ、階調調整された画素値が得られる。
【００１３】
本発明の目的、特長および利点は、以下の詳細な説明を鑑みて、当業者に明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、ディジタル画像を階調補正するシステムおよび方法ならびにディジタル画像の階調補正を容易にするインタフェースである。
ディジタル画像は、ディジタル写真、走査したアナログ・プリント、ウェブ画像などを含む、任意のソースから提供することができる。
この階調補正技術は、ユーザが、きわめて高コントラストで高ダイナミック・レンジのディジタル画像からコントラストのない画像までを含む種々様々な画像にダイナミックレンジ全体にわたって階調補正を単純に実行できるように適合されている。
【００１５】
図１は、本発明によるディジタル画像の階調補正方法の実施形態を示す。
最初に、ディジタル画像（複数の画素値を含む）が、各画素値ごとに局所的に平均化された画素値を得るためにフィルタリングされる（ブロック１０）。
【００１６】
局所的平均値が、対象となる画素とそのまわりの画素の相関関係に依存する値であることを理解されたい。
本発明による１つの実施形態において、局所的平均値は、対象となる画素のまわりの小さい領域を、その画素を中心とする円錐形または類似の形状の重み関数を使って平均化することによって得られる。
これは、平均を中心の画素に最も強く重み付けする作用を有し、他の画素は、中心から離れるほど次第に小さい重みを有する。
局所的平均値は、ガウス関数などの中心に重点のある他の重み関数を使用することによって得ることができる。
さらに、三角関数や方形関数（ｓｑｕａｒｅ  ｓｈａｐｅｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）など、中心に重点のある非円錐形の重み関数を使用することもできる。
対象となる画素を囲む小さな領域を、中心画素に関してｎ画素半径領域によって定義することができ、ここで、ｎ画素半径領域は、（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１）画素の正方形に内接する円の領域と同等であるか、実際には、（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１）画素の正方形の全体からなってもよい。
この方法の１つの実施形態において、局所的平均値は、解像度３００ｄｐｉの画像の７画素半径領域に適用されるフィルタを使用して得られる。
もう１つの実施形態において、フィルタは、１画素半径から画像内の全画素を包含する領域までにわたるサイズを有する領域に適用される。
さらもう１つの実施形態において、フィルタは、ゼロ画素半径を有する領域に適用される。
すなわち、局所的に平均化された画素値は、対象の画素と等しい。
【００１７】
図１を参照すると、次に、各画素値に対応する局所的平均値を使用して、選択されたハイライト関数とシャドー関数から対応するハイライト値と対応するシャドー値を得る（ブロック１１）。
図２は、選択されたハイライト関数と選択されたシャドー関数を表す図である。
それぞれの選択されたシャドー関数と選択されたハイライト関数は、表現しやすいように直線で表されていることに注意されたい。
しかしながら、これらの関数が、線形タイプの関数に限定されるように解釈されるべきではない。
この関数は、例えば、フォーム出力（ｆｏｒｍ  ｏｕｔｐｕｔ）のべき関数＝（入力）γであり、ここで、γは、ゼロよりも大きい数である。
適用可能な他の関数のタイプを使用することができる。
【００１８】
選択された関数はそれぞれ、第１の軸と第２の軸に沿った最大と最小の画素値によって範囲が決められる。
例えば、図２に示したように、シャドー関数は、Ｙ軸に沿った０とＤの間（すなわち、画像の最小画素値と最大画素値の間）の端点２２Ａと、Ｘ軸に沿った０とＤの間の他方の端点２２Ｂによって範囲が決められる。
同様に、ハイライト関数は、Ｘ軸とＹ軸に沿った０とＤの間の端点２３Ａと２３Ｂによって範囲が決められる。
画像データが８ビット画素値として符号化される場合は、Ｄ＝２５５であることを理解されたい。
【００１９】
図２にグラフで示したように、局所的に平均化した画素値Ｘを使用して、ハイライト値Ｂとシャドー値Ａを得る。
１つの実施形態において、これらの値は、数学プロセッサを使って、Ｘの所定の入力値に関してハイライト関数とシャドー関数をそれぞれ数学的に解くことによって得ることができる。
代替として、１つの実施形態において、ハイライト関数とシャドー関数をそれぞれ表す値のテーブルが、ディジタル記録装置に記憶され、その結果、そのテーブルが、局所的平均値Ｘによってアクセスされたときに、対応するハイライト値と対応するシャドー値が提供される。
【００２０】
ハイライト値とシャドー値の一方を使用して、対象の各画素の少なくとも１つの階調関数を導出し（ブロック１２）、その少なくとも１つの階調関数を使用して、対象の画素をリマップして、階調調整した画素値を得る（ブロック１３）。
ブロック１１〜１３は、画像内のすべての画素値に実行される。
【００２１】
図１にも示したように、所望の画像品質が得られない場合にこの方法を繰り返し実行することができる。
すべての画素値を処理した後で、所望の画像品質が得られない場合（図１のブロック１４）は、ハイライト関数とシャドー関数のパラメータを、第１と第２の軸に沿って変更することができ（ブロック１５）、その後で、第ブロック１１〜１４が、所望の画像品質が得られるまで繰り返される。
【００２２】
図３は、ブロック１２および１３が、ブロック１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａおよび１３Ｂに従って実行される、図１に示した方法のもう１つの実施形態を示す。
詳細には、ハイライト値とシャドー値を得た後で（ブロック１１）、シャドー値から第１のシャドー・ベース階調関数が導出され（ブロック１２Ａ）、ハイライト値から第２のハイライト・ベース階調関数が導出される（ブロック１２Ｂ）。
次に、対象の画素値が、第１の階調関数を使ってリマップされて、中間の画素値が得られる（ブロック１３Ａ）。
次に、中間の画素値が、第２の階調関数を使ってリマップされて、階調調整した画素値が得られる（ブロック１３Ｂ）。
階調調整した画素値を得た後、方法は、図１のブロック１４に示したように実行される。
【００２３】
図１と図３に示したような方法は、画像のすべての画素値の局所的平均値が得られ、次にブロック１１〜１３に従って画素が画素ごとに階調調整された後、ブロック１４が実行されるように実行できることを理解されたい。
【００２４】
関数の境界端点を、所定の軸に沿って最大または最小境界画素値（例えば、０とＤ）の方に調整／スライドできるように、図２に示したように関数パラメータを調整することができる。
例えば、図２に示したように、シャドー関数とハイライト関数の端点２２Ａと２３Ｂをそれぞれ、Ｙ軸に沿った０とＤの間の値に調整することができ、端点２３Ａと２２Ｂを、Ｘ軸に沿った０とＤの間の値に調整することができる。
【００２５】
階調関数は、シャドー値とハイライト値を使用して導出される。
図２に示した関数を参照すると、第１のシャドー・ベース階調関数は、パラメータＡに依存し、パラメータＡは、対象の画素における局所的平均値Ｘの値のシャドー関数の値である。
第２のハイライト・ベースの階調関数は、パラメータＢに依存し、パラメータＢは、対象の画素における局所的平均値Ｘの値のハイライト関数の値である。
【００２６】
１つの実施形態において、Ａより小さい画素値の第１のシャドー・ベース階調関数は、数学的に次のように定義される。
【００２７】
（式１）  出力＝  Ｄ＊（入力／Ａ）
【００２８】
ここで、Ｄは、画像のダイナミック・レンジであり（すなわち、最大可能画素値−最小可能画素値）、出力は、階調調整された画素値であり、入力は、対象の画素の値である。
入力された画素値が、Ａと等しいかまたはそれよりも大きい場合、シャドー・ベース階調関数は、次のように定義される。
【００２９】
（式２）  出力＝Ｄ
【００３０】
図４Ａに、式１と式２によって定義したような第１のシャドー・ベース階調関数を示す。
この関数は、シャドー領域のコントラストを高め、同じ領域内のシャドーを明るくする効果を有する。
【００３１】
この実施形態において、Ｂよりも大きい入力画素値の第２のハイライト・ベース階調関数は、数学的に次のように定義される。
【００３２】
（式３）  出力＝Ｄ＊｛（入力−Ｄ）／（Ｄ−Ｂ）｝
【００３３】
入力画素値が、Ｂと等しいかまたはそれよりも小さい場合、関数は、次のように定義される。
【００３４】
（式４）  出力＝０
【００３５】
図４Ｂに、第２のハイライト・ベース階調関数を示す。
この関数は、ハイライト領域内のコントラストを高め、同じ領域内のハイライトを暗くする効果を有する。
【００３６】
べき関数など、そのようなシャドーとハイライトのコントラストを高める効果を有する他の関数を使用することができる。
例えば、入力画素値がＡよりも小さいシャドー・ベース階調関数は、次のように定義することができる。
【００３７】
（式５）  出力＝Ｄ＊（入力／Ａ）γ
【００３８】
このシャドー・ベース階調関数に従って、γが０と１の間の場合は、暗い方の値のコントラストの拡張が行われ、γが１よりも大きい場合は、明るい方の値のコントラストの拡張が行われる。
同様に、図６に示したように、ハイライト・ベースの階調関数を、次のように定義することができる。
【００３９】
（式６）  出力＝Ｄ＊｛（入力−Ｂ）／（Ｄ−Ｂ）｝γ
【００４０】
式６のγの値の選択は、式５と類似の効果を有する。
他のシャドー・ベース階調関数とハイライト・ベース階調関数が、べき関数に限定されないことを理解されたい。
【００４１】
１つの実施形態において、シャドー・ベース階調関数とハイライト・ベース階調関数は、どちらの順序で適用してもよい。
しかしながら、最初にハイライト関数が適用され、入力画素値がＢよりも小さい場合は、得られる出力画素値はゼロになり、シャドー・ベース階調関数は、ゼロと等しい値を処理することができない。
したがって、１つの実施形態において、シャドー・ベース階調関数は、ハイライト・ベース階調関数より前に適用される。
【００４２】
以上において、方法は、単一カラー・チャネルに対応する色値によって画像の各画素位置が表される単一カラー・チャネル（すなわち、単色）画像を有する色空間に適用されるように説明された。
図１に示したような方法を各チャネルに全体的に実行することによって、図１に示したような方法を、複数のカラー・チャネル（ＲＧＢ、ＸＹＺ、ＣＭＹＫなど）を有する他の色空間または知覚空間に適用することができる。
方法を特定の色空間に適用するために、色の解析および処理の分野で周知のその他の処理が必要な場合があることに注意されたい。
【００４３】
例えば、カラー画像が、赤、緑および青の原色を有するガンマ補正された色空間（すなわち、ｓＲＧＢ色空間）内で符号化されたケースでは、各カラー・チャネルに図１による方法を実行する前に強度において線形化された赤、緑および青（ＲＧＢ）の値を得るために、ガンマ補正は「未完成」である。
本発明によって、線形化された各ＲＧＢカラー・チャネルごとに、階調調整した画素値を得た後で、階調調整した線形化されたＲＧＢ値が、ガンマ補正した値に再変換される。
この効果は、線形化されたＲとＧとＢの比率が、方法を適用する前と後で同じであり、したがって望ましくない色ずれが回避されることである。
代替として、線形化されたＲＧＢ色値の代わりに、図１に示したような方法を輝度値に適用してもよい。
詳細には、輝度値Ｌは、次のような、線形化されたＲＧＢ値の一次結合である。
【００４４】
（式７）  Ｌ＝ｑ＊Ｒ＋ｒ＊Ｇ＋ｓ＊Ｂ
【００４５】
係数ｑ、ｒおよびｓは、原色と色空間の白色点に依存する。
ｓＲＧＢ空間では、ｑ＝０．２１５、ｒ＝０．７１５４、およびｓ＝０．０７２１である。
最初の輝度値が得られ、シャドー・ベース階調関数とハイライト・ベース階調関数が適用されて、新しい輝度値が得られる。
次に、最初の線形化されたＲＧＢ値に、最初の輝度値に対する新しい輝度値の比率を掛けることによって、新しいＲＧＢ値を得ることができる。
次に、線形化されたＲＧＢ値が、ガンマ補正された値に再変換される。
【００４６】
さらにもう１つの実施形態において、各画素位置に対応する輝度に関連する値が、例えばＣＩＥＬａｂ色空間内のクロミナンス値から分離され、次に方法は、前述のような輝度に関連する値に適用される。
この空間内では、クロミナンス値は本質的に分離されるので、輝度に関連する値のガンマ補正になる値を取り消したりやり直したりする必要はない。
【００４７】
図５は、本発明によるディジタル画像の階調補正のためのシステムの実施形態を示す。
複数の画素値を含む画像データは、局所的に平均化された画素値５０Ａを生成する画像フィルタ５０に結合される。
局所的平均画素値を使用して、ハイライト関数とシャドー関数５１からハイライト値５１Ａとシャドー値５１Ｂが得られる。
ハイライト値とシャドー値（５１Ａと５１Ｂ）は、ハイライト値とシャドー値のうちの一方から少なくとも１つの階調関数５２Ａを導出する階調関数導出部（ｔｏｎｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｏｒ）（５２）に結合される。
少なくとも１つの導出された階調関数ならびに入力画像データが、リマッパ（ｒｅｍａｐｐｅｒ）５３に結合される。
画像データからの対象の各画素が、導出された階調関数に従ってリマップされて、階調調整した画素値５３Ａが生成される。
図５は、さらに、図１に示した方法によって示されようなハイライト関数とシャドー関数（５１）の関数パラメータを調整する制御を可能にする入力５４を示す。
【００４８】
画像フィルタ（５０）、ハイライト関数とシャドー関数（５１）、階調関数導出部（５２）、およびリマッパ（５３）は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ならびにソフトウェア、ハードウェアおよびファームウェアの任意の組合せのうちの１つとして実現できることに注意されたい。
さらに、ハイライト関数とシャドー関数のそれぞれを数学的に解いてＸの所定の入力値を画素ごとに求めることによって、ハイライト関数とシャドー関数からハイライト値とシャドー値を得ることができ、あるいは、各テーブルが局所的平均値Ｘによってアクセスされたときに、対応するハイライト値と対応するシャドー値が提供されるように、それぞれのハイライト関数とシャドー関数を表す値のテーブルをディジタル記憶装置に記憶することができることを理解されたい。
【００４９】
図６は、ユーザが、ディジタル画像の階調補正を対話式に実行することを可能にするユーザ・インタフェースの例を示す。
図示したように、インタフェースは、コンピュータ・システム（図示せず）によって制御された表示画面（図示せず）上に表示されるウィンドウ領域６０を含む。
コンピュータ・システムは、画素データに応じて表示画面にディジタル・データを表示する少なくとも１つのグラフィック・プロセッサを含む。
ウィンドウ領域６０内に、インタフェースは、対象のディジタル画像を表示する別のウィンドウ領域６１を含む。
本発明の方法に従ってディジタル画像のすべての画素値が階調調整された後で、調整済みの画像が再表示される。
【００５０】
インタフェースは、さらに、ユーザがハイライト関数とシャドー関数の関数パラメータを調整することを可能にする手段を含むウィンドウ領域６２を含む。
この実施形態によれば、シャドー関数のパラメータは、スライド６３をスケール６３Ａの上下に移動させることによって調整することができる。
類似の方法で、ハイライト関数を調整することができる。
スライドが移動されたとき、対応するハイライト値またはシャドー値が、ウィンドウ領域６４と６５に表示される。
ウィンドウ領域６４に示された値は、現在の端点値２２Ａ（図２）に対応し、ウィンドウ領域６５に示された値は、現在の端点値２３Ｂ（図２）に対応する。
実際には、スライドを移動させると、点２２Ａと２３ＢがＹ軸に沿って垂直方向に移動する。
端点２３Ａと２２Ｂも変更されるケースでは、ウィンドウ領域５２に２つの追加スライド・アジャスタを含めることができる。
最大および最小スライド値は、画像のダイナミック画素レンジを定義する（例えば、０と２５５）。
【００５１】
インタフェースは、さらに、選択されると本発明の方法による階調調整操作を活動化する「適用」ボタンを備え、その結果得られる階調調整された画像が、領域６１内に再表示される。
「戻る」ボタンによって、ユーザは、前のハイライト設定とシャドー設定に戻ることができる。
調整された画素値の計算は、画素値１つ当たりわずかな数の計算ステップからなるので、本発明による階調補正のこの方法は、図６に示したインタフェースを介して実時間で使用されるように適合される。
【００５２】
以上の説明において、本発明の完全な理解を実現するために、解像度やフィルタ半径などの多数の特定の詳細を示した。
しかしながら、当業者には、本発明を実施するために、そのような特定の詳細を使用しなくてもよいことは明らかであろう。
他の例において、本発明を無駄に不明瞭にしないように、周知の計算処理システム要素と画像処理の概念は、詳しく説明していない。
【００５３】
さらに、本発明を、いくつかの実施形態と関連して説明したが、本発明を他の様々な方法で実施できることを理解されたい。
従って、例として示し説明した特定の実施形態は、決して限定と見なされるべきでないことを理解されたい。
これらの実施形態の細部の参照は、本発明に不可欠なものと考えられる特徴だけを記載した特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるディジタル画像階調補正方法の第１の実施形態を示す図である。
【図２】ハイライト関数とシャドー関数からハイライト値とシャドー値を得ることを示す図である。
【図３】本発明によるディジタル画像階調補正方法の第２の実施形態を示す図である。
【図４Ａ】図２で得られたハイライト値とシャドー値から導出された第１の階調曲線を示す図である。
【図４Ｂ】図２で得られたハイライト値とシャドー値から導出された第２の階調曲線を示す図である。
【図５】本発明によるディジタル画像階調補正システムの実施形態を示す図である。
【図６】本発明による階調補正方法を実施するユーザ・インタフェースの例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂ・・・端点、
５０・・・画像・フィルタ、
５０Ａ・・・画素値、
５１・・・ハイライト関数とシャドー関数、
５１Ａ・・・ハイライト値、
５１Ｂ・・・シャドー値、
５２・・・階調関数導出部、
５３・・・リマッパ、
５４・・・入力、
６０，６２・・・ウィンドウ領域、
６３・・・スライド、
６３Ａ・・・スケール、
６４，６５・・・ウィンドウ領域、
【図１】
2005526300.tif 000003
【図２】
2005526300.tif 000004
【図３】
2005526300.tif 000005
【図４Ａ】
2005526300.tif 000006
【図４Ｂ】
2005526300.tif 000007
【図５】
2005526300.tif 000008
【図６】
2005526300.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月14日(2004.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素値を含むデジタル画像データ処理の方法であって、
前記画像データをフィルタリングして、前記画素値それぞれについての局所的な平均値を得て、
前記画像データの画素値それぞれについて、
ａ）局所的に平均された値を使用して、選択されたシャドー関数および選択されたハイライト関数それぞれから、対応するシャドー値およびハイライト値を得て、
ｂ）対応するシャドー値およびハイライト値のいずれかから、少なくとも１つの階調関数を導出し、
ｃ）少なくとも１つの導出された階調関数に従って、画素それぞれを肺は位置し、階調が調整された画素値を得る
ことを含む方法。
【請求項２】
前記選択されたハイライトおよび選択されたシャドー関数のそれぞれは、両方とも、前記ディジタル画像データのダイナミックレンジにより拘束され、
ｄ）前記ダイナミックレンジ内で、前記ハイライトおよびシャドー関数の関数パラメータを変化させ、
ｅ）所望の画質が得られるまで、ａ）〜ｄ）を実行する
ことをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの階調関数を導出することは、
前記シャドー値から第１の階調関数を導出し、
前記ハイライト値から第２の階調関数を導出する
ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの導出された階調関数に従って、画素値それぞれを再配置することは、
前記第１の階調関数に従って、画素値それぞれを再配置して、中間の画素値を得て、
前記第２の階調関数に従って、中間の画素値を再配置して、前記階調が調整された画素値を得る
ことを含む
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の階調関数は、画素値それぞれの画素値／シャドー値の第１の比率から導出される
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の階調関数は、
（各画素値−ハイライト値）／（ダイナミックレンジ−ハイライト値）
の第２のが比率から導出される
請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記関数パラメータは、ユーザインタフェースによって変更される
請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記フィルタリングは、
中心に重み付した環状対称フィルタを使用してフィルタリングする
ことを含む
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記画像データが、３００ｄｐｉに相当するときに、７画素のフィルタリング半径が選択される
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
０ピクセルのフィルタリング半径が選択される
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ディジタル画像の１画素値から前記複数の画素値まで範囲のフィルタ半径が選択される
請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2005526300.tif 000010
2005526300.tif 000011
2005526300.tif 000012