(57)【要約】【課題】  画像の色ズレ補正だけでは取りきれない色構造の差異を低減する。【解決手段】  本発明の画像処理装置は、色ズレ補正部、彩度低減算出部、および色補正部を備える。色ズレ補正部は、入力画像の色ズレを補正し、色ズレ補正画像を生成する。彩度低減算出部は、入力画像と色ズレ補正画像とを比較することにより、色ズレ補正による彩度低減度を算出する。色補正部は、入力画像および色ズレ補正画像の一方の処理画像に対し、彩度低減度に応じた色の補正を施す。【選択図】      図２
2008141323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の色ズレを補正し、色ズレ補正画像を生成する色ズレ補正部と、
前記入力画像と前記色ズレ補正画像とを比較することにより、色ズレ補正による彩度低減度を算出する彩度低減算出部と、
前記入力画像および前記色ズレ補正画像の一方の処理画像に対し、前記彩度低減度に応じた色の補正を施す色補正部と
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、
前記色補正部による前記色の補正は、
前記彩度低減度が大きい箇所の色を、前記彩度低減度が小さい箇所の色よりも強く抑制する処理である
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、
前記色補正部による前記色の補正は、
前記処理画像から前記彩度低減度が大きい箇所を判定し、前記箇所の彩度を抑制する処理である
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記色補正部による前記色の補正は、
前記処理画像から前記彩度低減度が大きい箇所を判定し、前記箇所の色差を平滑化する処理である
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４のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記色補正部は、
彩度の低い画像領域を判定し、前記画像領域に対する前記色の補正をそれ以外の領域に比べて強く行う
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
コンピュータを、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として機能させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の色を補正する画像処理装置、および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子カメラでは、撮影レンズの倍率色収差によって撮像画像に色ズレを生じることが知られている。また、３板式の撮像装置では、撮像素子の位置合わせの誤差（レジストレーション誤差）によって、撮像画像に色ズレを生じることが知られている。
この種の色ズレを、画像処理によって修正する技術が提案されている。例えば、特許文献１の従来装置は、まず、画像のエッジ部分について色ズレを検出し、その色ズレを修正する画像処理を実施する。また、特許文献２の従来装置は、画像の色コンポーネントごとに倍率調整を行い、色コンポーネント間の差分の最小点を探すことで、画像の倍率色収差を修正する。
【特許文献１】特開２０００−２９９８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、撮影レンズによっては、倍率色収差の他に、色コマ収差なども生じる。この色コマ収差では絵柄の境界部分に色滲みが現れる。また、色差平滑化などの画像処理により、倍率色収差によって生じた色差が周囲に波及する場合もある。この種の画像では、色成分間の波形構造に、本来の絵柄には存在しない差異が現れる。このような色構造の差異は、色ズレの位置的な修正だけでは、除去することができない。
なお、画像全体に色差平滑化や彩度抑制を施すことにより、色構造の差異を軽減することはできる。しかしながら、この手法では、絵柄本来の貴重な画像情報も一緒に失われる。そのため、絵柄自体への影響を抑えつつ、色構造の差異を十分に低減することが難しい。
そこで、本発明では、色ズレの位置的な修正だけでは取りきれない色構造の差異を適切に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
《１》  本発明の画像処理装置は、色ズレ補正部、彩度低減算出部、および色補正部を備える。
色ズレ補正部は、入力画像の色ズレを補正し、色ズレ補正画像を生成する。
彩度低減算出部は、入力画像と色ズレ補正画像とを比較することにより、色ズレ補正による彩度低減度を算出する。
色補正部は、入力画像および色ズレ補正画像の一方の処理画像に対し、彩度低減度に応じた色の補正を施す。
《２》  なお好ましくは、色補正部による色の補正は、彩度低減度が大きい箇所の色を、彩度低減度が小さい箇所の色よりも強く抑制する処理である。
《３》  また好ましくは、色補正部による色の補正は、処理画像から彩度低減度が大きい箇所を判定し、その箇所の彩度を抑制する処理である。
《４》  なお好ましくは、色補正部による色の補正は、処理画像から彩度低減度が大きい箇所を判定し、その箇所の色差を平滑化する処理である。
《５》  また好ましくは、色補正部は、彩度の低い画像領域を判定し、その画像領域に対する色の補正を、それ以外の領域に比べて強く行う。
《６》  本発明の画像処理プログラムは、コンピュータを、《１》〜《５》のいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、色ズレ補正の前後における局所的な彩度変化（彩度低減度）という、画像構造に依存する特徴量を新規に導入する。
この彩度低減度が大きくなる箇所は、色ズレを補正することで各色成分の信号レベルがよく一致した箇所と推測される。このような箇所の色成分間（ＲとＧなど）の構造はもともと似通っており、そのわずかな構造差は、絵柄本来の有意な画像情報というよりも、残存色収差などの色構造の差異とみなすことができる。
逆に、彩度低減度が小さい箇所には、色成分間の画像構造がもともと大きく異なる箇所が含まれる。このような箇所は、色収差が残存しても、色成分間の画像構造がもともと大きく異なるため比較的目立たない。
そこで、本発明では、彩度低減度に応じて処理画像の色補正を調整する。この調整によって、絵柄自体への影響を抑えつつ、色ズレ補正では除去しきれない色構造の差異を効果的に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】
【０００６】
《第１実施形態》
（画像処理装置の構成説明）
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、画像取得部１２は、処理対象である入力画像を内部メモリ上に記憶する。色ズレ補正部１３は、この入力画像を取り込み、色ズレ補正を施す。彩度低減算出部１４は、この色ズレ補正の前後において彩度を比較し、色ズレ補正によって生じる局所的な彩度変化（彩度低減度）を算出する。色補正部１５は、この彩度低減度に応じて、色ズレ補正画像（または入力画像）に対する色補正の強さを制御する。
なお、この画像処理装置１１は、コンピュータおよび画像処理プログラムによって、ソフトウェア的に実現してもよい。また、この画像処理装置１１を、電子カメラやスキャナー装置などの撮像装置に内蔵させ、撮像装置内の画像処理に使用してもよい。
【０００７】
（第１実施形態の動作説明）
図２は、第１実施形態の動作を示す流れ図である。以下、図２に示すステップ番号の順に、この動作を説明する。
【０００８】
ステップＳ１：  画像取得部１２は、通信媒体や記録媒体を介して、電子カメラなどで生成された入力画像を読み込む。例えば、この入力画像は、ＲＧＢ色成分の信号値に変換され、内部メモリ上に記憶される。
【０００９】
ステップＳ２：  色ズレ補正部１３は、入力画像の色ズレを情報取得する。例えば、入力画像の付加情報（EXIF情報など）から、撮影時の光学系に関する倍率色収差データを情報取得して、色ズレの情報としてもよい。また、撮影時の撮影レンズの種類や焦点距離などの情報から倍率色収差を推測して、色ズレの情報としてもよい。また、入力画像の画像解析により色ズレを求めてもよい。
【００１０】
ステップＳ３：  色ズレ補正部１３は、ステップＳ２で得た色ズレの情報に基づいて、入力画像の色ズレを補正し、色ズレ補正画像を得る。
例えば、入力画像のＧ成分に対してＲ成分およびＢ成分を色ズレ分だけ位置補正し、Ｒ成分およびＢ成分の修正済み画素位置を求める。このＲ成分およびＢ成分の画素位置を補間し、Ｇ成分の画素位置における色ズレ補正済みのＲ成分およびＢ成分を求める。この色ズレ補正済みのＲ成分およびＢ成分と、入力画像のＧ成分とをコンポーネント化することで色ズレ補正画像を得ることができる。
【００１１】
ステップＳ４：  彩度低減算出部１４は、入力画像の彩度を表す値を算出する。
例えば、入力画像の座標(x,y)のＲＧＢ成分(R1(x,y),G(x,y),B1(x,y))を下式に代入して、座標(x,y)における色差値Cr1(x,y)，Cb1(x,y)を算出する。
Cr1(x,y)=R1(x,y)-G(x,y)
Cb1(x,y)=B1(x,y)-G(x,y)
この色差値の絶対値|Cr1(x,y)|，|Cb1(x,y)|を算出して、座標(x,y)の彩度を示す値Sr1(x,y),Sb1(x,y)とする。
Sr1(x,y)=|Cr1(x,y)|
Sb1(x,y)=|Cb1(x,y)|
【００１２】
ステップＳ５：  更に、彩度低減算出部１４は、色ズレ補正画像の彩度を表す値も算出する。例えば、色ズレ補正画像の座標(x,y)のＲＧＢ成分(R2(x,y),G(x,y),B2(x,y))を下式に代入して、座標(x,y)における色差値Cr2(x,y)，Cb2(x,y)を算出する。
Cr2(x,y)=R2(x,y)-G(x,y)
Cb2(x,y)=B2(x,y)-G(x,y)
この色差値の絶対値|Cr2(x,y)|，|Cb2(x,y)|を算出して、座標(x,y)の彩度を示す値Sr2(x,y),Sb2(x,y)とする。
Sr2(x,y)=|Cr2(x,y)|
Sb2(x,y)=|Cb2(x,y)|
なお、この絶対値|Cr2(x,y)|，|Cb2(x,y)|の局所平滑値、局所最大値などを算出して、座標(x,y)の彩度を示す値Sr2(x,y),Sb2(x,y)としてもよい。
【００１３】
ステップＳ６：  彩度低減算出部１４は、入力画像の彩度と、色ズレ補正画像の彩度とを比較して、色ズレ補正に伴う彩度低減度を算出する。
例えば、下式に基づいて、座標(x,y)の彩度低減度Cr_down(x,y),Cb_down(x,y)を算出する。
Cr_down(x,y)=Sr1(x,y)-Sr2(x,y)
Cb_down(x,y)=Sb1(x,y)-Sb2(x,y)
なお、この彩度低減度Cr_down(x,y),Cb_down(x,y)を局所平滑化して、高域の変動成分を抑制した彩度低減度Cr_down2(x,y),Cb_down2(x,y)を求めてもよい。
Cr_down2(x,y)=1/16×[4×Cr_down(x,y)+2×{Cr_down(x+2,y)+Cr_down(x-2,y)+Cr_down(x,y+2)+Cr_down(x,y-2)}+{Cr_down(x+2,y+2)+Cr_down(x+2,y-2)+Cr_down(x-2,y+2)+Cr_down(x-2,y-2)}]
Cb_down2(x,y)=1/16×[4×Cb_down(x,y)+2×{Cb_down(x+2,y)+Cb_down(x-2,y)+Cb_down(x,y+2)+Cb_down(x,y-2)}+{Cb_down(x+2,y+2)+Cb_down(x+2,y-2)+Cb_down(x-2,y+2)+Cb_down(x-2,y-2)}]
【００１４】
ステップＳ７：  色補正部１５は、彩度低減度が大きい値を示す座標(x,y)ほど、色の抑制を強めるように、色抑制強度を決定する。
例えば、下記の条件式に従って、色抑制強度Cr_str(x,y),Cb_str(x,y)を決定する。
IF(Cr_down2(x,y)>Thr){
Cr_str(x,y)=k×(Cr_down2(x,y)-Thr)
}else{
Cr_str(x,y)=0
}
IF(Cb_down2(x,y)>Thb){
Cb_str(x,y)=k×(Cb_down2(x,y)-Thb)
}else{
Cb_str(x,y)=0
}
なお、上式中のk,Thr,Thbは、後述する色補正結果の画質評価に基づいて実験的に決められるパラメータである。例えば、色成分が８bit階調の場合、k=0.6,Thr=Thb=12程度にすればよい。
【００１５】
ステップＳ８：  色ズレ補正画像の色差値Cr2(x,y)，Cb2(x,y)に対して、色抑制強度に応じた色抑制（ここでは彩度抑制）を施す。
例えば、次の手順に従って、色抑制済みの色差値Cr3(x,y)，Cb3(x,y)を決定する。
まず、Cr_str(x,y)>0となる箇所を色ズレ補正画像から抽出する。その箇所について、
IF(Cr2(x,y)>Cr_str(x,y)){
Cr3(x,y)=Cr2(x,y)-Cr_str(x,y)
}else IF(Cr2(x,y)<-Cr_str(x,y)){
Cr3(x,y)=Cr2(x,y)+Cr_str(x,y)
}else{
Cr3(x,y)=0
}
を算出する。
【００１６】
同様にして、Cb_str(x,y)>0となる箇所を色ズレ補正画像から抽出する。その箇所について、
IF(Cb2(x,y)>Cb_str(x,y)){
Cb3(x,y)=Cb2(x,y)-Cb_str(x,y)
}else IF(Cb2(x,y)<-Cb_str(x,y)){
Cb3(x,y)=Cb2(x,y)+Cb_str(x,y)
}else{
Cb3(x,y)=0
}
を算出する。
【００１７】
色補正部１５は、このように求めた色差値Cr3(x,y)，Cb3(x,y)を下式に代入して、出力画像(R3,G,B3)を生成する。
R3(x,y)=Cr3(x,y)+G(x,y)
B3(x,y)=Cb3(x,y)+G(x,y)
【００１８】
なお、ここでは色ズレ補正画像に対して色補正を施しているが、これに限定されるものではない。例えば、入力画像に色補正を施してもよい。この場合、色ズレ補正による色抑制効果も含める意味から、入力画像に強めの彩度抑制を施すことが好ましい。
【００１９】
（第１実施形態の効果など）
図３は、入力画像のＲＧ成分の色構造を示す図である。ここでは説明を簡明にするため、画像のＸ座標方向に色構造がずれた場合を示している。
図４は、この入力画像に色ズレ補正（ステップＳ３）を実施した直後を示す図である。この図４では、ＲＧ間の位置ズレは補正できるが、エッジの左側に残存する赤い色滲み（色構造の差異）は除去できない。
図５は、入力画像と色ズレ補正画像との間における画像構造の変化を示す図である。まず、入力画像の彩度Sr1に対して、色ズレ補正画像の彩度Sr2が大きく低減する箇所は、大きな色収差が生じていると判断できる。このような箇所において、色ズレ補正後にわずかに残存する色構造の差異は、絵柄本来の有意な画像情報というよりも、残存色収差とみなすことができる。そこで、彩度低減度Cr_down2が所定の閾値Thrを超える箇所を抽出し、その箇所の色抑制強度Cr_str(x,y)を大きめに設定する。
図６は、色ズレ補正画像の色抑制後を示す図である。上述した色抑制強度Cr_str(x,y)に従って彩度を低減することによって、図６に示すＲＧ間では、図４では残存していた赤い色滲みを適切に除去することができた。一方、彩度低減度の小さいな箇所では彩度が殆ど低減されないため、絵柄本来の色構造を忠実に維持することができる。
【００２０】
《第２実施形態》
図７は、第２実施形態の動作を示す流れ図である。なお、第２実施形態の構成は第１実施形態の構成（図１）と同じため、ここでの重複説明を省略する。以下、図７に示すステップ番号の順に、第２実施形態の動作を説明する。
【００２１】
ステップＳ１１〜Ｓ１７：  第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ７と同じ動作
【００２２】
ステップＳ１８：  色補正部１５は、色ズレ補正画像の色差値Cr2(x,y)，Cb2(x,y)に対して、色抑制強度に応じた色抑制（ここでは色差平滑化）を施す。
例えば、Cr_str(x,y)>0となる箇所を色ズレ補正画像から抽出し、その箇所の色差Cr2(x,y),Cb2(x,y)に下式の局所平滑化を施してもよい。
Cr4(x,y)=1/16×[4×Cr2(x,y)+2×{Cr2(x+2,y)+Cr2(x-2,y)+Cr2(x,y+2)+Cr2(x,y-2)}+{Cr2(x+2,y+2)+Cr2(x+2,y-2)+Cr2(x-2,y+2)+Cr2(x-2,y-2)}]
Cb4(x,y)=1/16×[4×Cb2(x,y)+2×{Cb2(x+2,y)+Cb2(x-2,y)+Cb2(x,y+2)+Cb2(x,y-2)}+{Cb2(x+2,y+2)+Cb2(x+2,y-2)+Cb2(x-2,y+2)+Cb2(x-2,y-2)}]
を算出する。
【００２３】
次に、下記の条件式に従って、色抑制済みの色差値Cr3(x,y)，Cb3(x,y)を決定する。
IF(|Cr4(x,y)-Cr2(x,y)|<Cr_str(x,y)){
Cr3(x,y)=Cr4(x,y)
}else{
IF(Cr4(x,y)>Cr2(x,y)){
Cr3(x,y)=Cr2(x,y)+Cr_str(x,y)
}else{
Cr3(x,y)=Cr2(x,y)-Cr_str(x,y)
}
IF(|Cb4(x,y)-Cb2(x,y)|<Cb_str(x,y)){
Cb3(x,y)=Cb4(x,y)
}else{
IF(Cb4(x,y)>Cb2(x,y)){
Cb3(x,y)=Cb2(x,y)+Cb_str(x,y)
}else{
Cb3(x,y)=Cb2(x,y)-Cb_str(x,y)
}
を算出する。
【００２４】
色補正部１５は、このように求めた色差値Cr3(x,y)，Cb3(x,y)を下式に代入して、出力画像(R3,G,B3)を生成する。
R3(x,y)=Cr3(x,y)+G(x,y)
B3(x,y)=Cb3(x,y)+G(x,y)
【００２５】
なお、ここでは色ズレ補正画像に対して色補正を施しているが、これに限定されるものではない。例えば、入力画像に色補正を施してもよい。この場合、色ズレ補正による色抑制効果も含める意味から、入力画像に強めの色差平滑化を施すことが好ましい。
【００２６】
（第２実施形態の効果など）
第２実施形態では、彩度低減度の大きな箇所に色差平滑化を施す。色ズレ補正で除去できなかった色構造の差異は、主として色差の高域変動となって表れる。その結果、この色差の高域変動を色差平滑化によって抑制することにより、色構造の差異を確実に低減できる。
【００２７】
一方、彩度低減度の小さいな箇所では、この色差平滑化が殆ど実施されない。そのため、絵柄本来の色構造を忠実に残すことができる。
【００２８】
さらに、第２実施形態では、色差平滑化によって色差値Cr4(x,y)が、元の色差値Cr2(x,y)から大幅に変化する箇所については、色差平滑化の代わりに、彩度抑制を実施する。そのため、色差平滑化によって周囲の色差の影響を受け、当該箇所の色構造が大きく変化するといった事態を回避することができる。
【００２９】
《第３実施形態》
図８は、第３実施形態の動作を示す流れ図である。なお、第３実施形態の構成は第１実施形態の構成（図１）と同じため、ここでの重複説明を省略する。以下、図８に示すステップ番号の順に、第３実施形態の動作を説明する。
【００３０】
ステップＳ２１〜Ｓ２７：  第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ７と同じ動作
【００３１】
ステップＳ２８：  色補正部１５は、座標(x,y)の彩度S(x,y)を下式に基づいて算出する。
S(x,y)=|Cr2(x,y)|+|Cb2(x,y)|
この彩度S(x,y)が閾値Th1以下の低彩度領域を抽出する。この低彩度領域を除く画像領域については、下記の条件式に従って、色抑制強度Cr_str(x,y),Cb_str(x,y)をゼロに設定し、色抑制処理の対象から外す。
IF(S(x,y)>Th1){
Cr_str(x,y)=0
Cb_str(x,y)=0
}
【００３２】
上記の閾値Th1は、出力画像の画質評価に基づいて実験的に決められるパラメータである。例えば、色成分が８bit階調の場合、Th1=160程度にすればよい。
【００３３】
ステップＳ２９：  色補正部１５は、低彩度領域の色抑制強度Cr_str(x,y),Cb_str(x,y)を、下記の条件式に従って再調整する。
IF(S(x,y)>Th2){
Cr_str(x,y)=Cr_str(x,y)×(Th1-S(x,y))/(Th1-Th2)
Cb_str(x,y)=Cb_str(x,y)×(Th1-S(x,y))/(Th1-Th2)
}
【００３４】
上記の閾値Th2は、出力画像の画質評価に基づいて実験的に決められるパラメータである。例えば、色成分が８bit階調の場合、Th2=80程度にすればよい。
なお、S(x,y)≦Th2の画像領域については、ステップＳ２７で設定された色抑制強度Cr_str(x,y),Cb_str(x,y)がそのまま維持される。
【００３５】
ステップＳ３０：  第１実施形態のステップＳ８、または第２実施形態のステップＳ１８と同じ処理。
【００３６】
（第３実施形態の効果など）
色ズレ補正後に残存する色構造の差異は、無彩色に近い低彩度領域で目立つ一方、高彩度領域ではさほど目立たない。そこで、第３実施形態では、彩度S(x,y)が閾値Th1を超える高彩度領域については色抑制強度をゼロ付近に再調整して、色抑制の対象から外す。その結果、高彩度領域の貴重な色構造を忠実に保つことが可能になる。
【００３７】
さらに、第３実施形態では、Th2＜S(x,y)≦Th1を満足する画像領域については、彩度S(x,y)が閾値Th1に近いほど色抑制強度が小さくなるよう再調整を実施する。その結果、中間的な彩度領域においても、絵柄本来の色構造を適度に保つことが可能になる。また、第３実施形態では、中間的な彩度領域から低彩度領域にかけて色抑制の強さを段階的に強める。したがって、色抑制の実施／不実施の境界線が目立つといった弊害を防ぐことができる。
【００３８】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した第２実施形態では、色差平滑化を行う画像領域を彩度低減度によって制限した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、彩度低減度が大きい箇所ほど、平滑化効果を強めるように色差平滑化フィルタの参照範囲や係数値を調整してもよい。
【００３９】
また、第１実施形態の彩度抑制と、第２実施形態の色差平滑化とを重畳的に実施してもよい。例えば、彩度低減度に応じて彩度抑制を行った出力画像に対し、彩度低減度に応じて色差平滑化を実施してもよい。この場合、彩度抑制による色を薄くする効果と、色差平滑化による突発的な色差変動を抑える効果といった異なる効果を組み合わせることができる。その結果、多様な色構造の差異をより確実に低減することができる。
【００４０】
なお、第３実施形態では、彩度S(x,y)に応じて色抑制強度を変更した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、色抑制前の画像と、色抑制後の画像とを、彩度S(x,y)に応じて加重合成することで、第３実施形態と同様の効果を得てもよい。
【００４１】
また、第３実施形態では、彩度S(x,y)を色ズレ補正後または色抑制後の画像から算出することが好ましい。この場合、色ズレの影響をさほど受けずに無彩色領域と有彩色領域の境界区別を高精度に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明は、画像処理装置などに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】画像処理装置１１の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の動作を示す流れ図である。
【図３】入力画像の色構造を示す図である。
【図４】色ズレ補正後の色構造を示す図である。
【図５】色ズレ補正の前後における色構造の変化を示す図である。
【図６】色抑制後の色構造を示す図である。
【図７】第２実施形態の動作を示す流れ図である。
【図８】第３実施形態の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１…画像処理装置，１２…画像取得部，１３…色ズレ補正部，１４…彩度低減算出部，１５…色補正部
【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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