(57)【要約】【課題】  画像のダイナミックレンジを圧縮するに際し、高彩度色が飽和しないようにする。【解決手段】  画像解析部２が画像Ｓ０を解析してダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を設定する。また、画像Ｓ０の各画素の彩度を算出し、彩度が所定のしきい値以上となる高彩度画素の画素数をカウントする。高彩度画素の画素数が所定のしきい値よりも大きい場合には、設定されたダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を弱めて新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定する。圧縮テーブル生成部３はダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０，Ｐ１に基づいて圧縮テーブルＴ０を生成し、圧縮処理部４は圧縮テーブルＴ０により画像Ｓ０のダイナミックレンジを圧縮して処理済み画像データＳ１を得る。画像出力部５は処理済み画像データＳ１をプリント出力する。【選択図】          図１
2005072930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像のダイナミックレンジを圧縮してダイナミックレンジが圧縮された処理済み画像を得るダイナミックレンジ圧縮手段を備えた画像処理装置において、
前記カラー画像のダイナミックレンジに基づいて、前記カラー画像のダイナミックレンジを圧縮するためのダイナミックレンジ圧縮率を設定する圧縮率設定手段と、
前記カラー画像の各画素の彩度を算出し、該彩度が第１のしきい値よりも高い高彩度画素の画素数をカウントし、該画素数が第２のしきい値以上となる場合に、前記圧縮率設定手段が設定した前記ダイナミックレンジ圧縮率よりも圧縮率が小さい新たなダイナミックレンジ圧縮率を設定する圧縮率変更手段と、
前記ダイナミックレンジ圧縮率または前記新たなダイナミックレンジ圧縮率に基づいて、前記圧縮テーブルを生成する圧縮テーブル生成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】
前記圧縮率設定手段は、前記カラー画像を表す画像データのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づいて該カラー画像のダイナミックレンジを算出し、該ダイナミックレンジに基づいて、前記画像データの所定の基準値を基準として、データ値の比較的高い部分、データ値の比較的低い部分および／または前記画像データの全体のそれぞれに応じたダイナミックレンジ圧縮率を設定する手段であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
カラー画像のダイナミックレンジを圧縮してダイナミックレンジが圧縮された処理済み画像を得る画像処理方法において、
前記カラー画像のダイナミックレンジに基づいて、前記カラー画像のダイナミックレンジを圧縮するためのダイナミックレンジ圧縮率を設定し、
前記カラー画像の各画素の彩度を算出し、該彩度が第１のしきい値よりも高い高彩度画素の画素数をカウントし、該画素数が第２のしきい値以上となる場合に、前記ダイナミックレンジ圧縮率よりも圧縮率が小さい新たなダイナミックレンジ圧縮率を設定し、
前記ダイナミックレンジ圧縮率または前記新たなダイナミックレンジ圧縮率に基づいて、前記圧縮テーブルを生成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
カラー画像のダイナミックレンジを圧縮してダイナミックレンジが圧縮された処理済み画像を得る画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記カラー画像のダイナミックレンジに基づいて、前記カラー画像のダイナミックレンジを圧縮するためのダイナミックレンジ圧縮率を設定する手順と、
前記カラー画像の各画素の彩度を算出し、該彩度が第１のしきい値よりも高い高彩度画素の画素数をカウントし、該画素数が第２のしきい値以上となる場合に、前記ダイナミックレンジ圧縮率よりも圧縮率が小さい新たなダイナミックレンジ圧縮率を設定する手順と、
前記ダイナミックレンジ圧縮率または前記新たなダイナミックレンジ圧縮率に基づいて、前記圧縮テーブルを生成する手順とを有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像のダイナミックレンジを、カラー画像を出力する例えばプリンタ等の出力デバイスのダイナミックレンジに収まるように圧縮する画像処理装置および方法並びに画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタルカメラ等の撮像装置により被写体を撮影することにより取得された画像や、ネガフイルム、リバーサルフイルム等の写真フイルムや印刷物等に記録された画像を光電的に読み取ることにより得られた画像をプリンタ等の再生装置において再生することが行われている。このように画像を再生装置において再生する場合において、画像上の明部および／または暗部がつぶれてしまうことを防止するために、画像のダイナミックレンジが再生装置のダイナミックレンジ内に収まるように、画像のダイナミックレンジを圧縮することが行われている。
【０００３】
このようなダイナミックレンジ圧縮方法において、画像に対してローパスフィルタによるフィルタリング処理を施して、画像中の空間周波数が低い構造物のみを表すボケ画像を作成し、ボケ画像を用いてダイナミックレンジを圧縮することにより、画像に含まれる明部および暗部内の細かなテクスチャのコントラストを残しつつも、画像の明部および暗部の双方のつぶれを抑える方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１３０６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された方法においては、画像の明度を表す情報に基づいてダイナミックレンジ圧縮率を設定しているため、設定されたダイナミックレンジ圧縮率により画像のダイナミックレンジを圧縮すると、画像に含まれる高彩度の色が飽和してつぶれてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高彩度色が飽和しないように画像のダイナミックレンジを圧縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による画像処理装置は、カラー画像のダイナミックレンジを圧縮してダイナミックレンジが圧縮された処理済み画像を得るダイナミックレンジ圧縮手段を備えた画像処理装置において、
前記カラー画像のダイナミックレンジに基づいて、前記カラー画像のダイナミックレンジを圧縮するためのダイナミックレンジ圧縮率を設定する圧縮率設定手段と、
前記カラー画像の各画素の彩度を算出し、該彩度が第１のしきい値よりも高い高彩度画素の画素数をカウントし、該画素数が第２のしきい値以上となる場合に、前記圧縮率設定手段が設定した前記ダイナミックレンジ圧縮率を弱めて新たなダイナミックレンジ圧縮率を設定する圧縮率変更手段と、
前記ダイナミックレンジ圧縮率または前記新たなダイナミックレンジ圧縮率に基づいて、前記圧縮テーブルを生成する圧縮テーブル生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
カラー画像のダイナミックレンジに基づいてダイナミックレンジ圧縮率を設定するとは、例えばカラー画像のダイナミックレンジが、カラー画像を出力するプリンタ等の再生装置のダイナミックレンジ内に収まるように、ダイナミックレンジ圧縮率を設定することをいう。
【０００８】
「ダイナミックレンジ圧縮率を小さくする」には、設定されたダイナミックレンジ圧縮率をあらかじめ定められた値だけ低くしたり、高彩度画素の画素数が大きいほどダイナミックレンジ圧縮率を低くすればよい。
【０００９】
なお、本発明による画像処理装置においては、前記圧縮率設定手段を、前記カラー画像を表す画像データのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づいて該カラー画像のダイナミックレンジを算出し、該ダイナミックレンジに基づいて、前記画像データの所定の基準値を基準として、データ値の比較的高い部分、データ値の比較的低い部分および／または前記画像データの全体のそれぞれに応じたダイナミックレンジ圧縮率を設定する手段としてもよい。
【００１０】
本発明による画像処理方法は、カラー画像のダイナミックレンジを圧縮してダイナミックレンジが圧縮された処理済み画像を得る画像処理方法において、
前記カラー画像のダイナミックレンジに基づいて、前記カラー画像のダイナミックレンジを圧縮するためのダイナミックレンジ圧縮率を設定し、
前記カラー画像の各画素の彩度を算出し、該彩度が第１のしきい値よりも高い高彩度画素の画素数をカウントし、該画素数が第２のしきい値以上となる場合に、前記ダイナミックレンジ圧縮率よりも圧縮率が小さい新たなダイナミックレンジ圧縮率を設定し、
前記ダイナミックレンジ圧縮率または前記新たなダイナミックレンジ圧縮率に基づいて、前記圧縮テーブルを生成することを特徴とするものである。
【００１１】
なお、本発明による画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カラー画像のダイナミックレンジに基づいて、カラー画像に応じたダイナミックレンジ圧縮率が設定される。そして、カラー画像の各画素の彩度が算出され、彩度が第１のしきい値よりも高い高彩度画素の画素数がカウントされ、高彩度画素の画素数が第２のしきい値以上となる場合に、設定されたダイナミックレンジ圧縮率よりも圧縮率が小さい新たなダイナミックレンジ圧縮率が設定され、先に設定されたダイナミックレンジ圧縮率または新たなダイナミックレンジ圧縮率により圧縮テーブルが生成される。そして生成された圧縮テーブルによりカラー画像のダイナミックレンジが圧縮される。ここで、ダイナミックレンジ圧縮率を小さくすれば、ダイナミックレンジが圧縮される程度が小さくなるため、カラー画像に含まれる高彩度画素が飽和する程度も小さくすることができる。したがって、本発明によれば、高彩度画素が多いカラー画像に対して、ダイナミックレンジを圧縮しつつも、高彩度画素の飽和を防止することができる。
【００１３】
また、カラー画像のヒストグラムを求め、このヒストグラムに基づいて、ある所定の基準値を基準として、画像データの全体、データ値の高い部分および／またはデータ値の低い部分のそれぞれに応じたダイナミックレンジ圧縮率を設定し、設定されたダイナミックレンジ圧縮率によりダイナミックレンジ圧縮処理を行うことにより、カラー画像中の明部あるいは暗部についてのみコントラストが弱められ、コントラストが広範囲に渡って弱い部分については、ダイナミックレンジ圧縮処理は施されないこととなる。このため、明部および暗部の画像がつぶれることがなくなり、かつ画像中の広範囲に渡ってコントラストが弱い部分についてはさらに弱められることがなくなり、これにより、ダイナミックレンジを圧縮することにより得られる処理済み画像の画質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による画像処理装置は、ＲＧＢの各色データからなるカラー画像を表す画像データＳ０の入力を受け付ける画像入力部１、画像データＳ０により表される画像（以下画像についても同様に参照符号Ｓ０を用いる）を解析して、ダイナミックレンジ圧縮率を設定する画像解析部２（圧縮率設定手段および圧縮率変更手段）、画像解析部２が設定したダイナミックレンジ圧縮率に基づいて、画像Ｓ０のダイナミックレンジを圧縮する圧縮テーブルＴ０を生成する圧縮テーブル生成部３、圧縮テーブル生成部３が生成した圧縮テーブルＴ０により画像Ｓ０のダイナミックレンジを圧縮して処理済み画像データＳ１を得る圧縮処理部４、および処理済み画像データＳ１を再生するプリンタやモニタ等の画像出力部５とを備える。なお、本実施形態においては、画像出力部５を処理済み画像データＳ１のプリントＰを得るプリンタとする。
【００１５】
画像入力部１は、メディアに記録された画像データＳ０をメディアから読み出すメディアドライブや、ネットワーク経由で送信された画像データＳ０の入力を受け付ける各種インターフェースからなる。なお、画像データＳ０はデジタルカメラ等の撮像装置により取得されたものであってもよく、フイルムや原稿に記録された画像を光電的に読み出すことにより取得されたものであってもよい。
【００１６】
画像解析部２は、以下のようにして画像Ｓ０の圧縮率を設定する。まず、画像解析部２は、下記の式（１）により画像Ｓ０の各画素の濃度Ｙを算出する。なお、Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０は、画像Ｓ０の各画素のＲＧＢデータである。  
Ｙ＝０．３１２５Ｒ０＋０．３７５０Ｇ０＋０．３１２５Ｂ０    （１）
次いで画像解析部２は濃度Ｙのヒストグラムを求める。図２は濃度ＹのヒストグラムＨを示す図である。画像解析部２は、ヒストグラムＨにおいて、シャドウ側からの累積相対度数が３％を示す濃度を画像データＳ０のシャドウ濃度Ｙｓとして求める。
【００１７】
一方、画像解析部２には画像出力部５が再生可能な最高濃度Ｄｍａｘの情報が入力されており、画像解析部２は、シャドウ濃度Ｙｓと最高濃度Ｄｍａｘとを比較して、シャドウ濃度Ｙｓの方が高いすなわちシャドウ濃度Ｙｓが最高濃度Ｄｍａｘよりもより暗くなる場合には、あらかじめ設定されている基準濃度Ｙ０を中心として、シャドウ濃度ＹｓがＤｍａｘ内に収まるようにするためのダイナミックレンジ圧縮率を算出する。具体的には、下記の式（２）に示すようにダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を算出する。  
Ｐ０＝（Ｙｓ−Ｙ０）／（Ｄｍａｘ−Ｙ０）    （２）
ここで、基準濃度Ｙ０の値としては、例えば画像Ｓ０に含まれる被写体が人物である場合、肌色と略同一の濃度である０．５０〜０．７０の間の値（ビット数に対する割合として）、好ましくは０．６に設定される。
【００１８】
次いで、画像解析部２は、画像Ｓ０の各画素の彩度Ｃを下記の式（３）により算出する。なお、式（３）においてＷは、各画素におけるＲＧＢ各データＲ０，Ｇ０，Ｂ０の平均値（Ｒ０＋Ｇ０＋Ｂ０）／３である。なお、彩度の算出方法は式（３）に示す方法に限定されるものではなく、公知の各種方法を用いることができる。  
Ｃ＝√（（Ｒ０−Ｗ）2＋（Ｇ０−Ｗ）2＋（Ｂ０−Ｗ）2）    （３）
そして算出した彩度Ｃがあらかじめ設定されたしきい値Ｔｈ１よりも大きくなる画素を画像Ｓ０における高彩度画素として検出する。さらに、画像解析部２は、高彩度画素の画素数Ｎをカウントし、画素数Ｎがあらかじめ設定されたしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する。そして、Ｎ≧Ｔｈ２である場合には、ダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を下記の式（４）に示すように小さくして新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定する。  
Ｐ１＝２／（１／Ｐ０＋１．０）      （４）
圧縮テーブル生成部３は、画像解析部２が設定したダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０，Ｐ１に基づいて圧縮テーブルを生成する。図３は圧縮テーブルの例を示す図である。図３に示すように圧縮テーブルＴ０において、Ｙ０は上述した基準濃度であり、直線部分の傾きは１／Ｐ０（または１／Ｐ１）−１となっている。
【００１９】
なお、圧縮テーブルＴ０において、傾きが変化する部分（すなわち基準濃度Ｙ０の点）が不連続であると、処理済み画像にアーチファクトが生じる場合があるため、傾きが連続するような関数を設定することにより、アーチファクトの発生を防止することができる。
【００２０】
圧縮処理部４は、以下のようにして画像データＳ０のダイナミックレンジを圧縮する。圧縮処理部４は、まず上述した式（１）により画像Ｓ０の各画素の濃度Ｙを算出する。そして、画像Ｓ０に対して所定サイズのローパスフィルタによるフィルタリング処理を施して、ボケ濃度Ｙ′からなるボケ画像を得る。ここで、ローパスフィルタのサイズが小さ過ぎると鮮鋭度が不自然に強調されたり、エッジ部分のオーバーシュートが目立つようになってしまう。一方、顔等の主要な被写体が小さいときにボケマスクの効果があまり現れなかったり、演算量が多くなって装置の規模が大きくなってしまうという欠点が生じる。このため、本実施形態においてはこのようなことが生じないようにローパスフィルタのサイズを設定する。
【００２１】
次いで、圧縮処理部４は、画像データＳ０に対して圧縮テーブル生成部３が生成した圧縮テーブルＴ０によりダイナミックレンジ圧縮処理を施す。具体的には、下記の式（５）〜（７）に示すように、画像Ｓ０の各画素のＲＧＢ各色データＲ０，Ｇ０，Ｂ０に対して、各画素のボケ濃度Ｙ′を圧縮テーブルＴ０により処理した値ＬｕｔＤＲ（Ｙ′）を加算することにより、処理済みのＲＧＢ各色データＲ１，Ｇ１，Ｂ１を得る。  
Ｒ１＝Ｒ０＋ＬｕｔＤＲ（Ｙ′）      （５）
Ｇ１＝Ｇ０＋ＬｕｔＤＲ（Ｙ′）      （６）
Ｂ１＝Ｂ０＋ＬｕｔＤＲ（Ｙ′）      （７）
そして圧縮処理部４は、処理済みのＲＧＢ各色データＲ１，Ｇ１，Ｂ１からなる処理済み画像データＳ１を画像出力部５に出力する。
【００２２】
画像出力部５は、処理済み画像データＳ１をプリント出力して処理済み画像のプリントＰを得る。
【００２３】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図４は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像入力部１が画像データＳ０の入力を受け付ける（ステップＳ１）。次いで、画像解析部２が、画像データＳ０を解析してダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を算出する（ステップＳ２）。さらに、画像解析部２は、画像Ｓ０の各画素の彩度Ｃを算出し（ステップＳ３）、彩度Ｃがしきい値Ｔｈ１よりも大きくなる高彩度画素を検出し（ステップＳ４）、高彩度画素の画素数Ｎがしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５が肯定されると、画像解析部２はダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を小さくして新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定する（ステップＳ６）。
【００２４】
次いで、圧縮テーブル生成部３は、画像解析部２が設定したダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０，Ｐ１に基づいて圧縮テーブルＴ０を生成する（ステップＳ７）。そして圧縮処理部４が圧縮テーブルＴ０により画像Ｓ０のダイナミックレンジを圧縮して処理済み画像データＳ１を得（ステップＳ８）、画像出力部５が処理済み画像データＳ１をプリント出力し（ステップＳ９）、処理を終了する。
【００２５】
このように、本実施形態においては、彩度Ｃがしきい値Ｔｈ１より大きい高彩度画素の画素数Ｎがしきい値Ｔｈ２以上である場合に、一旦設定されたダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０を小さくして新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定するようにしたものである。ここで、ダイナミックレンジ圧縮率を小さくすれば、画像Ｓ０においてダイナミックレンジが圧縮される程度が小さくなるため、画像Ｓ０に含まれる高彩度画素が飽和する程度も小さくすることができる。したがって、本実施形態によれば、とくに高彩度の画素が多い画像に対して、ダイナミックレンジを圧縮しつつも、高彩度画素の飽和を防止することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態においては、上記式（４）によりダイナミックレンジ圧縮率Ｐ０よりも圧縮率を小さくした新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定しているが、高彩度画素の画素数Ｎが大きいほど圧縮率を弱める程度が大きくなるようにして新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定してもよい。この場合、高彩度画素の画素数Ｎに応じて段階的に圧縮率が弱くなるように新たなダイナミックレンジ圧縮率Ｐ１を設定してもよい。
【００２７】
また、上記実施形態においては、圧縮テーブルＴ０を画像Ｓ０のシャドウ側のダイナミックレンジを圧縮するものとしているが、図５に示すように画像Ｓ０のハイライト側のダイナミックレンジを圧縮する圧縮テーブルＴ０や、図６に示すようにシャドウ側およびハイライト側の双方のダイナミックレンジを圧縮する圧縮テーブルＴ０を生成してもよい。
【００２８】
また、上記実施形態においては、圧縮処理部４において画像Ｓ０のボケ濃度Ｙ′からなるボケ画像を求めて画像データＳ０のダイナミックレンジを圧縮しているが、ボケ濃度Ｙ′に代えて、ローパスフィルタによりフィルタリング処理を施す前の濃度Ｙを用いて、下記の式（８）〜（１０）に示すように、画像Ｓ０の各画素のＲＧＢ各色データＲ０，Ｇ０，Ｂ０に対して、各画素の濃度Ｙを圧縮テーブルＴ０により処理した値ＬｕｔＤＲ（Ｙ）を加算することにより、処理済みのＲＧＢ各色データＲ１，Ｇ１，Ｂ１を得るようにしてもよい。これにより、ダイナミックレンジ圧縮処理を高速に行うことができる。  
Ｒ１＝Ｒ０＋ＬｕｔＤＲ（Ｙ）      （８）
Ｇ１＝Ｇ０＋ＬｕｔＤＲ（Ｙ）      （９）
Ｂ１＝Ｂ０＋ＬｕｔＤＲ（Ｙ）      （１０）
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】濃度のヒストグラムを示す図
【図３】シャドウ側のダイナミックレンジを圧縮する圧縮テーブルの例を示す図
【図４】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図５】ハイライト側のダイナミックレンジを圧縮する圧縮テーブルの例を示す図
【図６】シャドウ側およびハイライトのダイナミックレンジを圧縮する圧縮テーブルの例を示す図
【符号の説明】
【００３０】
１    画像入力部
２    画像解析部
３    圧縮テーブル生成部
４    圧縮処理部
５    画像出力部
【図１】
2005072930.tif 000003
【図２】
2005072930.tif 000004
【図３】
2005072930.tif 000005
【図４】
2005072930.tif 000006
【図５】
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【図６】
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