(57)【要約】      （修正有）【課題】階調変更にともなう色相シフトを充分に抑制する。【解決手段】カラーの三原色のｘｙ色度値が次の式（１）2004310600.tif 000014で、与えられるような色空間において、階調変更を行うことを特徴とする階調変換方法及び装置を提供することにより前記課題を解決する。また、入力画像データを，式（１）で与えられるような色空間の画像データに変換する手段と，その色空間において階調変換を行う手段と，階調変更後の画像データを出力用の画像データに変換する手段と，を備える。【選択図】図１
2004310600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーの三原色のｘｙ色度値が次の式（１）
【数１】
2004310600.tif 000012
で、与えられるような色空間において、階調変更を行うことを特徴とする階調変換方法。
【請求項２】
入力画像データを、カラーの三原色のｘｙ色度値が次の式（１）
【数２】
2004310600.tif 000013
で、与えられるような色空間の画像データに変換する手段と、
前記色空間において階調変更を行う手段と、
前記階調変更後の画像データを出力用の画像データに変換する手段と、
を備えたことを特徴とする階調変更装置。
【請求項３】
請求項１に記載の方法で階調変換を実行することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像の階調変換方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影されたフィルムをスキャナで読み込み、デジタル画像信号に変換して画像処理を行うシステムが広く利用されている。このようなシステムでは、画像データをデジタルデータとして処理するため、アナログの場合に比べて自由な画像処理を行うことができる。
例えば、このようなシステムに入力される画像データも様々なものが利用可能であり、上述のようにフィルムからスキャナで読み込むものの他、デジタルカメラで撮影した画像データを顧客が自分のパソコンで市販の画像処理ソフト等を利用して画像処理を行った後に、その画像データをラボに持ち込む場合も考えられる。
【０００３】
また、撮影された画像データから、反射プリント等のハードコピーを作成する場合の色変換処理において、コントラストを強調して階調を立てることが必要とされている。一般に、このコントラスト強調処理は、画像データをｓＲＧＢ等の特定の色空間に変換した後、その色空間の原色の階調変換によって実施されることが多いが、階調の変更にともなって色相シフトが発生するという問題がある。すなわち、階調補正をある色空間においてＲ、Ｇ、Ｂ各々に対して行うため、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が変換前と異なり、色相が変化してしまい、適切な色再現ができない。
【０００４】
従って、階調を立てることにより色相がどんどん変化してしまうため、どのような色空間で階調変換を行うかが重要となる。
そこで、階調変換による色相シフトに対するひとつの方策として、階調の変化にともなう色相の変動が最も小さい色空間で階調を立てる方法が考えられる。このような色空間として、例えば、イーストマンコダック社によって提案され、ＩＳＯで規格化が検討されているものにＲＩＭＭ／ＲＯＭＭ  ＲＧＢ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｍｅｔｒｉｃ／Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｍｅｔｒｉｃ  ＲＧＢ）  がある（例えば、非特許文献１、特許文献１あるいは特許文献２参照）。
【０００５】
図３に、このＲＩＭＭ／ＲＯＭＭ  ＲＧＢの色域を示す。図３において、太い破線はＲｅａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｌｏｒｓ  であり、頂点が▲で表されているものはｓＲＧＢ  Ｐｒｉｍａｒｉｅｓであり、頂点が●で表されているものはＰｈｏｔｏｓｈｏｐ  Ｗｉｄｅ  Ｇａｍｕｔ  Ｐｒｉｍａｒｉｅｓ（Ａｄｏｂｅ社）であり、そして頂点が■で表されているのがＲＯＭＭ  ＲＧＢ  Ｐｒｉｍａｒｉｅｓである。
【０００６】
また、ＲＩＭＭ／ＲＯＭＭ  ＲＧＢの階調変更にともなう色相シフトの様子を図４に示し、また、Ａｄｏｂｅ社のＰｈｐｔｐｓｈｐｐ  Ｗｉｄｅ  Ｇａｍｕｔ  ＲＧＢの階調変更にともなう色相シフトの様子を図５に示す。これらの図は、ＣＩＥＬＡＢ色空間のａ＊、ｂ＊色座標により表現したものであり、中心から出る半直線上の点は同色相である。従って各図において、矢印で示すように、この中心から出る半直線方向からずれている点は、色相が変化（色相シフトが発生）していることを表す。これらの図４、５を比較することにより、ＲＩＭＭ／ＲＯＭＭ  ＲＧＢは、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  Ｗｉｄｅ  Ｇａｍｕｔ  ＲＧＢに比べて、階調変更にともなう色相シフトが抑制されていることがわかる。
【０００７】
【特許文献１】
ＵＳ６２７８８００号公報
【特許文献２】
ＵＳ６４２４７４０号公報
【非特許文献１】
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｍｅｔｒｉｃ  ＲＧＢ  Ｃｏｌｏｒ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇｓ（ＲＩＭＭ／ＲＯ                ＭＭ  ＲＧＢ）  ＩＳ＆Ｔ’ｓ  ２０００  ＰＩＣＳ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐ．１５５  〜ｐ．１６３
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＲＩＭＭ／ＲＯＭＭ  ＲＧＢは、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  Ｗｉｄｅ  Ｇａｍｕｔ  ＲＧＢよりは色相シフト抑制効果を有しているが、図４を見てわかるように、中心から出る半直線の方向からずれる点が存在し、まだ、階調変更にともなって色相シフトが発生しており、色相シフトの抑制が不十分であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、階調変更にともなう色相シフトを充分に抑制することのできる階調変換方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、カラーの三原色のｘｙ色度値が次の式（１）
【数３】
2004310600.tif 000003
で、与えられるような色空間において、階調変更を行うことを特徴とする階調変換方法を提供する。
【００１１】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、入力画像データを、カラーの三原色のｘｙ色度値が次の式（１）
【数４】
2004310600.tif 000004
で、与えられるような色空間の画像データに変換する手段と、前記色空間において階調変更を行う手段と、前記階調変更後の画像データを出力用の画像データに変換する手段と、を備えたことを特徴とする階調変更装置を提供する。
【００１２】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、請求項１に記載の方法で階調変換を実行することを特徴とするプログラムを提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の階調変換方法及び装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
本実施形態は、色空間を最適化して、階調変更にともなう色相変動を最小化するものである。
【００１４】
本発明者は、カラー三原色のｘｙ色度知が異なる複数の色空間を用意し、高精細マルチバンドカメラで撮影された画像に対して、色空間ごとに階調変更画像を作成、プリント出力して、知覚される色相が測色画像（ＸＹＺでγ＝１）に最も近いものを探索した。
その結果、次の式（２）で示される三原色によって決定される色空間を得た。
【数５】
2004310600.tif 000005
【００１５】
図１に本発明に係る階調変換装置の一実施形態の概略構成を示す。
図１に示すように、本実施形態の階調変換装置１は、入力画像データを階調変換を行う色空間の画像データに変換するデータ変換部２と、階調変更を行う階調変換部４と、階調変換後の画像データを出力用の画像データに変換するデータ変換部６とを主に有して構成されている。
階調変換後の出力画像データは画像出力手段として、例えばプリンタ８等に出力されるようになっている。
【００１６】
データ変換部２は、前記式（２）で定義される三原色によって決定される色空間のデータに入力画像データを変換するものである。
階調変換部４は、この色空間において、画像データに対して実際に階調変更を行うものである。この色空間は、上述したように階調変更にともなう色相変動が最小となるように最適化されているため、この色空間内で階調変更を行っても色相はほとんど変化しない。
データ変換部６は、階調変換後の画像データを出力用の画像データに変換するものである。図１に示す例では、出力画像データはプリンタ８に出力されているが、出力画像の形式は特に限定はされず、ディスプレイに表示するようにしてもよい。その場合には、その出力形式に合った形に変換される。
【００１７】
本発明においては、階調変換にともなう色相変動が最小となるように最適化された色空間において階調変更を行うようにしたため、階調変更にともなう色相シフトを十分に抑制することが可能となった。
【００１８】
また、本発明においては、このような階調変換にともなう色相変動が最小となるように最適化された三原色によって決定される色空間において階調変換を行う方法を実行するソフトウエアをプログラムに組んでおけば、このプログラムを実行することにより、いつでも簡単に本発明による階調変換方法を実行することができる。
また、このプログラムは、適当な記録媒体に記録しておき、実行時にこれから読み出して、階調変換装置（あるいは所定の画像処理装置）のＣＰＵにダウンロードして使用するようにしてもよい。
【００１９】
以下、本実施形態で求めた色空間が、上記ＲＩＭＭ／ＲＯＭＭ  ＲＧＢ、ＸＹＺ及びｓＲＧＢという従来の各色空間と、どの程度異なっているのか、次に具体的実施例として、複数種類の色相の被写体を撮影して、実際に階調変更を行い、プリント出力して視感評価を行った結果を示すこととする。
【００２０】
（実施例）
被写体としては、肌色を含めた１３種類の色相（女性の肌色、男性の肌色、赤紫、紫、青、シアン、シアン緑、緑、黄緑、黄、橙、赤、マゼンタ）を用いた。これを、高精度マルチバンドカメラ（カラーフォーラムＪＡＰＡＮ’９９論文集、ｐｐ．  ８７−９０）を用いて撮影した。
高精度マルチバンドカメラで撮影して得られたスペクトル画像データをｓＲＧＢ、ＸＹＺ、ＲＯＭＭ及び本発明の各種色空間において、階調変更を行い、プリント出力を行った。
【００２１】
プリント作成の工程を図２に示す。
図２に示すように、高精度マルチバンドカメラによって撮影して得られたスペクトル画像データ１０を、次の式（３）により、ＸＹＺ色空間のデータＸＹＺ１２に変換する。
【数６】
2004310600.tif 000006
【００２２】
次に、これを次の式（４）により、ＲＧＢ色空間のデータＲＧＢ１４に行列変換する。
【数７】
2004310600.tif 000007
【００２３】
なおここで、ｘｒ  、ｙｒ  は赤原色のｘｙ色度値、ｘｇ  、ｙｇ  は緑原色のｘｙ色度値、ｘｂ  、ｙｂ  は青原色のｘｙ色度値を表し、ｋｒ  、ｋｇ  、ｋｂ  は、以下の式（５）によって計算される規格化定数である。
【数８】
2004310600.tif 000008
【００２４】
次に、これを下記式（６）によって、階調変更する。
【数９】
2004310600.tif 000009
ここで、γは、１．３≦γ≦１．８であり、また、ｆ（ｘ）は、次の式（７）によって定義される関数であり、ｘの値を０〜１の範囲に限定する関数である。
【数１０】
2004310600.tif 000010
【００２５】
次に階調変更によって得られたデータＲ’Ｇ’Ｂ’１６を、上記式（４）の逆行列によって与えられる逆行列変換により変換して、ＸＹＺ色空間のデータＸ’Ｙ’Ｚ’１８とする。
最後にこのデータＸ’Ｙ’Ｚ’１８をプリンタ（富士写真フイルム社製Ｐｉｃｔｒｏｇｒａｐｈｙ３５００）  によってプリント２０として出力した。
【００２６】
これに対し、視感評価を行った結果を、表１に示す。
【表１】
2004310600.tif 000011
【００２７】
視感評価は、各色空間毎に得られた４種類のプリントを参照プリント（ＸＹＺ表色系においてγ＝１）に対して、色相が忠実であると思われる順番に並べて、サーストン法によって尺度化することによって行った。
その際、最良なるサンプルが０点、悪くなるにつれて評点が上がるように尺度化した。表１に、色相毎の尺度値、全色相に亘る尺度値を示す。表中、各色相毎に最も評点の小さいもの（ここでは０点）が最良の色空間であり、また、最も評点の大きいものが最悪の色空間である。
【００２８】
表１からわかるように、本発明の実施例による色空間は、既存の各色空間に対して、最良回数、最悪値、最悪回数、全色相に亘る尺度値、いずれの評価指標によっても最も優れていることが判明した。
【００２９】
以上説明したように、本実施例によれば、本発明に係る階調変換方法は、階調変更にともなう色相シフトを、従来の色空間を用いた場合よりも効果的に抑制することができる。
【００３０】
以上、本発明の階調変換方法及び装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、階調変更にともなう色相シフトを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る階調変換装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例におけるプリント作成の工程を示すブロック図である。
【図３】従来の各種の色空間を示すｘｙ色度図である。
【図４】ＲＯＭＭ／ＲＩＭＭ  ＲＧＢ色空間における階調変更にともなう色相シフトを示す説明図である。
【図５】Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  Ｗｉｄｅ  Ｇａｍｕｔ  ＲＧＢの階調変更にともなう色相シフトの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１    階調変換装置
２、６  画像データ変換部
４    階調変換部
８    プリンタ
１０  スペクトル画像データ
１２  ＸＹＺデータ
１４  ＲＧＢデータ
１６  階調変換されたＲＧＢデータ
１８  変換後のＸＹＺデータ
２０  プリント
【図１】
2004310600.tif 000015
【図２】
2004310600.tif 000016
【図３】
2004310600.tif 000017
【図４】
2004310600.tif 000018
【図５】
2004310600.tif 000019