【手続補正書】
【提出日】平成21年4月17日(2009.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配列された輝度情報により構成される入力画像を入力し前記入力画像のコントラストを自動的に調整して調整された出力画像を出力するコントラスト自動調整装置に於いて、
前記入力画像の輝度値ごとの度数分布をカウントする度数分布計数手段と、
前記度数分布計数手段の出力する度数分布を入力して輝度ごとの度数を非線形な関数もしくはテーブルにより変換して非線形度数分布を出力する非線形変換手段と、
前記非線形変換手段の出力する非線形度数分布を累積して階調変換特性を出力する累積変換手段と、
前記入力画像を前記累積変換手段の出力する階調変換特性により変換する階調変換手段と、
全体のステータスとタイミングを制御する制御手段とを有することを特徴とするコントラスト自動調整装置。
【請求項２】
前記非線形変換手段は、非線形な関数もしくはテーブルとして、人の脳の刺激の特性に対応する関数もしくはテーブルを用いることを特徴とする請求項１に記載のコントラスト自動調整装置。
【請求項３】
前記非線形変換手段は、非線形な関数もしくはテーブルとして、対数関数もしくは対数関数により作られるテーブルを用いることを特徴とする請求項１に記載のコントラスト自動調整装置。
【請求項４】
前記非線形変換手段は、非線形な関数もしくはテーブルとして、べき乗関数もしくはべき乗関数により作られるテーブルを用いることを特徴とする請求項１に記載のコントラスト自動調整装置。
【請求項５】
前記非線形変換手段は、べき乗関数の指数が４分の１以上かつ２分の１以下であることを特徴とする請求項４に記載のコントラスト自動調整装置。
【請求項６】
前記累積変換手段もしくは、前記階調変換手段に於いて、調整前の輝度情報より調整後の輝度情報が暗くならないようにしたことを特徴とする請求項１ないしは請求項５にいずれか１項に記載のコントラスト自動調整装置。
【請求項７】
前記入力画像はリニアな特性であることを特徴とする請求項１ないしは請求項６にいずれか１項に記載のコントラスト自動調整装置。
【請求項８】
２次元的に配列された輝度情報により構成される入力画像を入力し前記入力画像のコントラストを自動的に調整して調整された出力画像を出力する階調補正方法に於いて、
前記入力画像の輝度値ごとの度数分布をカウントする度数分布計数工程と、
前記度数分布計数手段の出力する度数分布を入力して輝度ごとの度数を非線形な関数もしくはテーブルにより変換して非線形度数分布を出力する非線形変換工程と、
前記非線形変換手段の出力する非線形度数分布を累積して階調変換特性を出力する累積変換工程と、
前記入力画像を前記累積変換工程の出力する階調変換特性により変換する階調変換工程と、
全体のステータスとタイミングを制御する制御工程とを有することを特徴とするコントラスト自動調整方法。
【請求項９】
前記非線形変換工程は、非線形な関数もしくはテーブルとして、人の脳の刺激の特性に対応する関数もしくはテーブルを用いることを特徴とする請求項８に記載のコントラスト自動調整方法。
【請求項１０】
前記非線形変換工程は、非線形な関数もしくはテーブルとして、対数関数もしくは対数関数により作られるテーブルを用いることを特徴とする請求項８に記載のコントラスト自動調整方法。
【請求項１１】
前記非線形変換工程は、非線形な関数もしくはテーブルとして、べき乗関数もしくはべき乗関数により作られるテーブルを用いることを特徴とする請求項８に記載のコントラスト自動調整方法。
【請求項１２】
前記非線形変換工程は、べき乗関数の指数が４分の１以上かつ２分の１以下であることを特徴とする請求項１１に記載のコントラスト自動調整方法。
【請求項１３】
前記累積変換工程もしくは、前記階調変換工程に於いて、調整前の輝度情報より調整後の輝度情報が暗くならないようにしたことを特徴とする請求項８ないしは請求項１２にいずれか１項に記載のコントラスト自動調整方法。
【請求項１４】
前記入力画像はリニアな特性であることを特徴とする請求項８ないしは請求項１３にいずれか１項に記載のコントラスト自動調整方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】コントラスト自動調整装置およびコントラスト自動調整方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、２次元的に配列された輝度情報により構成される写真画像のコントラストを自動的に調整するコントラスト自動調整装置およびコントラスト自動調整方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
この原理を実現するための従来のコントラスト自動調整方法について、図２を基に説明する。入力された画像は、度数分布計数手段１により輝度ごとの画素数がカウントされて度数分布を出力する。出力された度数分布は、累積変換手段２により輝度値ごとの累積値に変換された後に最大累積数が出力輝度値の最大値になるように正規化されて階調変換特性を出力する。階調変換手段３では、累積変換手段２の出力する階調変換特性により入力画像の輝度値を変換する。制御手段４は、全体のステータスとタイミングを制御する。こうすることで輝度値の度数分布が大局的に概ね平坦化されたコントラストの良い出力画像を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ところが、上述した従来のコントラスト自動調整方法で画像のコントラストを調整すると、多くの場合入力画像より見栄えの良い出力画像を得ることが出来るが、人の目における刺激の感じ方が非線形であるために、必ずしも見た目に最適なコントラストになるとは限らないという不具合があった。この不具合を解決するために、画像データの輝度をＬｏｇスケールにして度数分布を生成する方法が、開示されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２１０３２３号公報
【特許文献２】特開２００２−２４７３６４号公報
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、人の刺激の感じ方に合わせて、より見栄えの良いコントラストを得られるコントラスト自動調整を実現するためのコントラスト自動調整装置およびコントラスト自動調整方法を提供することを目的としている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明におけるコントラスト自動調整装置およびコントラスト自動調整方法では、従来のコントラスト自動調整における度数分布計数手段と累積変換手段の間に非線形変換手段を設ける構成にすることにより課題を解決する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明のコントラスト自動調整装置およびコントラスト自動調整方法によれば、人の脳の感覚に対応した見栄えの良いコントラストの画像に自動的に変換することが出来る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
度数分布計数手段１では、通常画像全体の領域についての度数分布Ｄ（Ｌ）を得るが、コントラストを最適化したい画像内の特定の領域についての度数分布Ｄ（Ｌ）を得るようにしても良い。また、領域によって重みを変えるために、通常インクリメントで１を加算する代わりに、重みの値を加算するなどしても良い。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
度数分布計数手段１で得られた度数分布Ｄ（Ｌ）は、本発明の特徴である非線形変換手段５に入力される。非線形変換手段５では、ある輝度値に着目した場合に画像での面積に全体としての光の強さが比例することと、光の強さに対する人の脳の刺激の強さが非線形であることに着目して、人の脳の特性に合わせた変換を度数分布Ｄ（Ｌ）に対して施すことにより非線形度数分布Ｈ（Ｌ）を得る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
非線形度数＝（度数÷平均度数）の（1÷3）乗・・・（数３）
さらに、３分の１乗の代わりに特性の近い対数関数を使用したり、人の脳の刺激の特性を想定したテーブルを作ったりして、それにより変換して非線形度数分布Ｈ（Ｌ）を求めても良い。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
例えば、図６ａや図７ａに示される度数分布Ｄ（Ｌ）の場合には、非線形変換手段５で変換された後に各々図６ｃや図７ｃに示すような人の脳の刺激に合わせた穏やかな非線形度数分布Ｈ（Ｌ）に変換される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
非線形変換手段５で作られた非線形度数分布Ｈ（Ｌ）は、累積変換手段２に入力される。累積変換手段２では、非線形度数分布Ｈ（Ｌ）を輝度値Ｌごとに累積して、累積度数分布Ｒ（Ｌ）を求める。例えば、初期条件としての輝度レベルが０の場合の累積度数分布Ｒ（０）を０として、輝度値Ｌが１から順に最大輝度値に至るまで、数４により非線形度数Ｈ（Ｌ）を累積して、累積度数分布Ｒ（Ｌ）を得る。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
Ｒ（Ｌ）＝Ｒ（Ｌ−１）＋Ｈ（Ｌ）・・・(数４）
さらに、非線形変換手段５では、累積度数分布Ｒ（Ｌ）を数５で正規化して、階調変換特性Ｔ（Ｌ）を得る。ここで、Ｌｍａｘは、出力輝度値Ｌの取り得る最大値であり、通常は入力輝度値の取り得る最大値と同じである。ここで、０．５を加算してｉｎｔを付けているのは、四捨五入するためである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
Ｔ（Ｌ）＝ｉｎｔ［Ｌｍａｘ×Ｒ（Ｌ）÷Ｒ（Ｌｍａｘ）＋０．５］・・・(数５）
例えば、図６ｃや図７ｃに示される非線形度数分布Ｈ（Ｌ）の場合には、累積変換手段２で変換された後に各々図６ｄや図７ｄに示すような人の脳の刺激に合わせて最適なコントラストに変換する穏やかな階調変換特性Ｔ（Ｌ）に変換される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
ここでは、非線形変換手段５で数４により累積して、数５により正規化して階調変換特性Ｔ（Ｌ）を求める方法を示したが、度数分布を平坦化する方法は従来から様々な方法が知られており、非線形度数分布Ｈ（Ｌ）から出力画像の非線形な度数分布を平坦化させる階調変換特性Ｔ（Ｌ）を求めることの出来る方法であれば、どのような方法でもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
階調変換手段３では、数６に示すように、入力画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）を非線形変換手段５で作られた階調変換特性Ｔ（Ｌ）で変換して出力画像Ｏ（Ｘ，Ｙ）を得る。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
Ｏ（Ｘ，Ｙ）＝Ｔ（Ｉ（Ｘ，Ｙ））・・・（数６）
制御手段４は、全体のステータスとタイミングを制御する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
上記に本発明を単に輝度信号により構成されるモノクロ画像を対象に説明してきたが、図３や図４に示すようにカラー画像に含まれる輝度値に対して本発明によるコントラスト自動調整方法を用いることにより、本発明をカラー画像のコントラスト自動調整に用いることが出来る。図３において、カラー入力画像に含まれる輝度値は、輝度色相分離手段１１により分離され、コントラスト自動調整手段１０により自動的に調整された後、輝度色相合成手段１２により合成され、カラー出力画像となる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図４において、輝度抽出手段１３はカラー入力画像から輝度値を抽出する。係数算出手段１４は輝度値がコントラスト自動調整方法によって何倍になったかの係数を計算するためのものであり、係数乗算手段１５では、係数算出手段１４で求めた係数を元のカラー入力画像の同じ画素の値に乗算して、カラー出力画像を得るものである。例えば、２次元的に配列された画素の色情報が赤、緑、青の３原色の値により構成されるカラー入力画像の場合には、輝度値として緑の値を用いてコントラスト自動調整手段１０でコントラストを調整して、緑の値のコントラスト自動調整での倍率と同じ値を赤と青の値に掛け算することにより、色相を損ねることなくカラー画像のコントラストを自動的に調整することが出来る。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明のコントラスト自動調整装置およびコントラスト自動調整方法によれば、人の脳の感覚に対応した見栄えの良いコントラストの画像に自動的に変換することが出来る。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【図１】本発明によるコントラスト自動調整装置のブロック図
【図２】従来のコントラスト自動調整装置のブロック図
【図３】カラーコントラスト自動調整装置の一例のブロック図
【図４】カラーコントラスト自動調整装置の他の例のブロック図
【図５】度数分布の平坦化によるコントラスト自動調整の原理図
【図６】暗い領域が小さい場合のコントラスト自動調整例
【図７】明るい領域が小さい場合のコントラスト自動調整例
【図８】暗くなる領域をなくする階調変換特性
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008016940.tif 000001
【図２】
2008016940.tif 000002
【図３】
2008016940.tif 000003
【図４】
2008016940.tif 000004
【図５】
2008016940.tif 000005
【図６】
2008016940.tif 000006
【図７】
2008016940.tif 000007
【図８】
2008016940.tif 000008