(57)【要約】【課題】デジタルカラー画像のカラーエッジを除去するための方法およびその装置を提供すること。【解決手段】本発明による方法は、デジタルカラー画像において２つのカラーブロック間の境界を検出する段階と、この境界の彩度を調整するための適切なパラメータを検出する段階とを含み、境界上に望ましくない色が出現するのを防ぐ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備えたデジタルカラー画像のカラーエッジ除去方法であって、前記各画素の色は輝度および色成分によって表され、
前記方法は、
第１カラーブロックに属する少なくとも１つの第１画素と、前記第１画素に隣接し第２カラーブロックに属する少なくとも１つの第２画素との輝度差に従って、前記第１カラーブロックと前記第２カラーブロックとの間の境界を決定する段階と、
前記輝度差に従って、前記第１画素および第２画素のうち少なくとも１つの色成分を調整する段階と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記各画素の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の値によって表示する色を決定する段階と、
前記赤色、緑色、青色の値を前記各画素の輝度および色成分に変換する段階と、
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記第１画素の輝度差は、前記第１画素の輝度と、前記第１画素に隣接する画素のうち少なくとも１つの画素の輝度とに従って求められることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記輝度差は、前記第１画素の輝度と、第２画素、第３画素、第４画素、第５画素の輝度とから求められ、
前記第１画素乃至第５画素の輝度は、Ｙ１１、Ｙ１０、Ｙ１２、Ｙ０１、Ｙ２１により表され、また、前記輝度差Ｅ（Ｙ１１）は、
Ｅ（Ｙ１１）＝（｜Ｙ１２−Ｙ１０｜＋｜Ｙ２１−Ｙ０１｜）÷２
から求められることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記色成分は、独立変数として機能する輝度差とともに伝達関数に従って調整されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記伝達関数は平滑降下関数であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、
前記伝達関数は余弦関数であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記伝達関数はｎ乗の余弦関数であり、ｎ＞１であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記伝達関数はｃｏｓ（（Ｅ（Ｙ１）÷２Ｑ）π）ｎであり、Ｅ（Ｙ１）は前記第１画素の輝度差を、Ｑは各画素の前記輝度差がとりうる最大値を、ｎは余弦関数の指数を表すことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、
ｎは４であり、Ｑは２５５であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
色成分はルックアップテーブルに準じて調整されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、
前記色成分は第１色要素（Ｃｂ）および第２色要素（Ｃｒ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
複数の画素を備えたデジタルカラー画像のカラーエッジ除去装置であって、前記各画素の色は輝度および色成分によって表され、
前記装置は、
各画素の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の値によって表示する色を決定するためのセンサと、
前記赤色、緑色、青色の値を前記各画素の輝度および色成分に変換するための変換論理手段と、
第１カラーブロックに属する少なくとも１つの第１画素と、前記第１画素に隣接し第１カラーブロックに属する少なくとも１つの第２画素との輝度差に従って、前記第１カラーブロックと前記第２カラーブロックとの間の境界を決定するための境界決定論理手段と、
前記輝度差に従って、前記第１画素および前記第２画素のうち少なくとも１つの色成分を調整するための色成分調整論理手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記境界決定論理手段はローパスフィルタであることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置において、
前記輝度差は、前記第１画素の輝度と、前記第１画素に隣接する第２画素、第３画素、第４画素、第５画素の輝度とから求められ、
前記第１画素乃至第５画素の輝度は、Ｙ１１、Ｙ１０、Ｙ１２、Ｙ０１、Ｙ２１により表され、また、前記輝度差Ｅ（Ｙ１１）は、
Ｅ（Ｙ１１）＝（｜Ｙ１２−Ｙ１０｜＋｜Ｙ２１−Ｙ０１｜）÷２
から求められることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置において、
前記色成分は、独立変数として機能する輝度差とともに平滑降下関数に従って調整されることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、
前記平滑降下関数はｎ乗の余弦関数であり、ｎ≧１であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、
前記伝達関数はｃｏｓ（（Ｅ（Ｙ１）÷２Ｑ）π）ｎであり、Ｅ（Ｙ１）は前記第１画素の輝度差を、Ｑは各画素の前記輝度差がとりうる最大値を、ｎは余弦関数の指数を表すことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
ｎは４であり、Ｑは２５５であることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載の装置において、
色成分はルックアップテーブルに準じて調整されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１３に記載の装置において、
前記色成分は第１色要素（Ｃｂ）および第２色要素（Ｃｒ）を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルカラー画像処理方法およびその装置に係り、より詳細にはカラー画像のカラーエッジを除去するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）には、現在、ＣＣＤ（電荷結合素子）センサデバイスやＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）センサデバイスなどのセンサデバイスが用いられている。６４０×４８０画素のセンサを例に挙げる。図１は、６４０×４８０画素のセンサモジュールを示す概略図である。図１に示すように、センサモジュール１００は６４０×４８０個のセンサデバイス１０５から成る。
【０００３】
各センサデバイス１０５の上にはカラーフィルタ１１０が配置される。カラーフィルタ１１０を透過できるのは、単色（例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の光線のみである。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタは、ベイヤ配列フィルタの配列方法に従って配列してもよい。
【０００４】
したがって、光線がカラーフィルタを透過してセンサモジュール１００のセンサデバイス１０５に到達するとき、各センサデバイス１０５が感知できるのは単色（ＲまたはＧまたはＢ）の輝度のみである。図１では、センサデバイス１０５が感知する光線の色をＲ、Ｇ、Ｂで表す。センサデバイス１０５はこれに対応して、感知した色の光線の輝度レベルに準じて誘導電流を出力する。すると、デジタルカメラはこの誘導電流に従って最終的なデジタルカラー画像を形成する。
【０００５】
各センサデバイス１０５は、ＲＧＢ光線のうち１色のみの光線を感知し、誘導電流を生成する。各画素の色はＲ、Ｇ、Ｂの値により構成されるので、補間には、別のセンサデバイスが周辺光の他の色を感知して得た輝度レベルを利用する必要がある。
デジタルカラー画像のカラーブロック間の接合部に複数の画素が存在するとき、補間により求められる画素の色は、望ましくない色を含むことがある。この現象をデジタルカラー画像のカラーエッジと定義する。
【０００６】
図２は、ＣＣＤセンサデバイスの２つの隣接したカラーブロックをＲ、Ｇ、Ｂで表した概略図である。図２に示すように、２つの隣接したカラーブロック２００および２１０はそれぞれ赤色ブロックと緑色ブロックとを表している。ここで、赤色ブロック２００の各センサデバイスによって表されるＲ、Ｇ、Ｂの中ではＲだけが（２５５）の値を有し、緑色ブロック２１０の各センサデバイスによって表されるＲ、Ｇ、Ｂの中ではＧだけが（２５５）の値を有する。
【０００７】
２つのカラーブロック２００および２１０において、カラーエッジが出現しやすいのは、カラーブロック２００と２１０との接合部分にあたるＢ２４、Ｂ４４、Ｂ６４の位置である。Ｂ４４の位置を例にとる。Ｂ４４の位置の色を補間によって求める場合、Ｂ４４の周囲のＲおよびＧの値をそれぞれ平均化して、Ｂ４４の位置でのＲおよびＧの値を決定する。Ｂ４４の位置の色は、割り出されたＲおよびＧの値と、Ｂ４４の位置でのＢの値とに従って決定することができる。
【０００８】
したがって、Ｂ４４の位置で補間により求められるＲ、Ｇ、Ｂの値は次のようになる。
Ｒ＝（２５５（Ｒ３３）＋０（Ｒ３５）＋２５５（Ｒ５３）＋０（Ｒ５５））／４＝１５２．５
Ｇ＝（０（Ｇ３４）＋０（Ｇ５４）＋０（Ｇ４３）＋２５５（Ｇ４５）／４＝６３．７５
Ｂ＝０（Ｂ４４）
【０００９】
このように、Ｂ４４の位置で補間によって求められるＲ、Ｇ、Ｂの値は、それぞれ１５２．５、６３．７５、０となる。つまり、Ｂ４４の位置の色は黄色に近くなる。これは、Ｂ４４の位置は赤色を形成するカラーブロック２００に属し、Ｂ４４の位置でのＲおよびＧの値を補間により求める場合には、緑色を形成するカラーブロック２１０のＲおよびＧの値を利用するためである。すなわち、Ｒ３５、Ｒ５５、Ｇ４５の位置におけるＲおよびＧの値は、Ｂ４４の位置において望ましいＲおよびＧの値ではない。
【００１０】
赤色を表すカラーブロック２００が、Ｂ４４の境界の位置に黄色を有する場合、デジタルカラー画像の赤色ブロック２００の境界には望ましくない色が出現する。これをカラーエッジと称す。
このように、デジタルカラー画像の赤色ブロック２００と緑色ブロック２１０との間の接合部にカラーエッジが出現すると、ブロック２００と２１０との境界は不鮮明になる。同様に、デジタルカラー画像の各ブロックにカラーエッジが出現すると、デジタルカラー画像全体の滑らかさが低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的の１つは、デジタルカラー画像のカラーエッジを除去するための方法およびその装置を提供することにある。本発明によれば、カラー画像においてブロック間の接合部に出現する望ましくない色を効果的に取り除くとともに、デジタルカラー画像全体の画質を高めることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明が提供する方法は、デジタルカラー画像において２つのカラーブロック間の接合部で境界を検出する段階と、この境界の色成分を調整するための適切なパラメータを検出する段階とを含む。
【００１３】
本発明の好適な実施例によれば、カラー画像の２つのブロック間の境界を検出する段階において、デジタル画像中のある画素とその周辺の画素との輝度差に従って、境界を検出する。その後、境界の輝度を調整して、２つのカラーブロック間の接合部に出現するカラーエッジを除去する。
【００１４】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明と、好適だが限定的ではない実施例とから明らかになる。以下の説明は、添付の図面を参照して行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の方法では、まず、デジタルカラー画像の２つのカラーブロック間における境界を検出する。次に、カラーブロックを代表する境界画素の色を除去し、境界画素のカラーエッジの出現を回避する。
【００１６】
デジタルカラー画像における２つの隣接したカラーブロック間の境界は、１次ハイパスフィルタまたはそれよりも高次のハイパスフィルタを用いることにより、デジタルカラー画像中のある画素とその周辺の画素との輝度差に従って検出することができる。また、デジタルカラー画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの値を（色相および彩度に対応して）輝度および色成分に色変換することは、当業者には周知である。
【００１７】
したがって、本発明の好適な実施例では、まず、センサデバイスおよび補間により、デジタルカラー画像に対応した各画素のＲ、Ｇ、Ｂの値を求める。次に、各画素のＲ、Ｇ、Ｂの値を色変換により輝度成分（Ｙ）と色成分（Ｃｂ、Ｃｒ）とに変換する。本実施例においては、続いて各画素とその周辺画素との間の画素あたりの輝度差を１次微分により求め、デジタルカラー画像のカラーブロック間の境界を割り出す。
【００１８】
図３の概略図は、本発明の好適な実施例において、センサデバイスが感知したＲ、Ｇ、Ｂの値が、画素輝度（Ｙ）と各画素の色成分（Ｃｂ、Ｃｒ）とに色変換されることを示す。
【００１９】
図３に示すように、センサデバイスが色を感知すると、これらのセンサデバイスを表すＲ、Ｇ、Ｂの値３１０が求められる。次に、各センサデバイスを表すＲまたはＧまたはＢの値３１０に従って補間を行うことにより、カラー画像の撮影で最終的に得られるデジタルカラー画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの値３２０が求められる。最後に、デジタルカラー画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの値３２０を、デジタルカラー画像の各画素を表す輝度成分（Ｙ）、第１色要素（Ｃｂ）、第２色要素（Ｃｒ）３３０に色変換する。
【００２０】
デジタルカラー画像の各画素の輝度レベル（Ｙ）が検出されると、デジタルカラー画像の隣接するカラーブロックの間の境界を、各画素とその周辺の画素との間の輝度差に従って検出することができる。
【００２１】
図３のＹ１１の輝度をもつ画素を例にとってみると、Ｙ１１画素とその周辺の画素との間の画素あたりの輝度差Ｅ（Ｙ１１）は、ともにＹ１１画素に隣接するＹ１０画素からＹ１２画素への水平方向での輝度の増加率と、ともにＹ１１画素に隣接するＹ０１画素からＹ２１画素への垂直方向での輝度の増加率とに対応する。すなわち、
Ｅ（Ｙ１１）＝（｜Ｙ１２−Ｙ１０｜＋｜Ｙ２１−Ｙ０１｜）÷２
から求められる。
【００２２】
細かく検討すると、Ｅ（Ｙ１１）の値は、デジタルカラー画像中のある画素とその周辺の画素との間での輝度の変化を表す。また、Ｅ（Ｙ１１）の値は、デジタルカラー画像のカラーブロック間の境界を表す。さらに、Ｅ（Ｙ１１）の値は、デジタルカラー画像の２つのカラーブロック間における境界の明確さの度合いを表す。言い換えれば、Ｅ（Ｙ１１）の値が大きければ大きいほど、２つの隣接したカラーブロック間の境界はより明確になる。一方、Ｅ（Ｙ１１）の値が小さければ小さいほど、２つの隣接したカラーブロック間の色差は小さくなる。
【００２３】
したがって、Ｅ（Ｙ１１）の値が大きくなるにつれ、デジタルカラー画像の２つの隣接するカラーブロック間に確かに境界が存在することが明らかになる。同時に、これら２つの隣接するカラーブロック間には、さらにはっきりとしたカラーエッジが存在することが明らかになる。逆に、Ｅ（Ｙ１１）の値が小さくなるにつれ、境界やカラーエッジは不鮮明になる。
【００２４】
以上の説明によれば、Ｅ（Ｙ１１）の値の大きさはＣｂおよびＣｒの修正の度合いを決定する。本発明の好適な実施例においては、余弦関数（ｃｏｓ）ｎなどの平滑降下関数がＣｂ、Ｃｒを修正するための可変パラメータ（ゲイン）として機能する。可変パラメータはＥ（Ｙ１１）の値に従って変化し、ＣｂおよびＣｒを修正する。修正されたＣｂ１１およびＣｒ１１は、
Ｃｂ１１′＝Ｃｏｓ（（Ｅ（Ｙ１１）÷２Ｑ）π）ｎ×Ｃｂ１１
Ｃｒ１１′＝Ｃｏｓ（（Ｅ（Ｙ１１）÷２Ｑ）π）ｎ×Ｃｒ１１
となる。
【００２５】
また、Ｅ（Ｙ１１）の値が大きいということは、デジタルカラー画像の２つの隣接するカラーブロック間に境界が存在すること、および２つの隣接するカラーブロック間にさらにはっきりとしたカラーエッジが出現することを表す。したがって、Ｅ（Ｙ１１）の値が大きくなるにつれ、Ｃｂ１１およびＣｒ１１の下方修正量は大きく、ゲインは小さくなる。
【００２６】
可変パラメータ（ゲイン）のｎの値も、Ｃｂ１１およびＣｒ１１の修正の度合いを決定する。図４にこれを示す。図４は、デジタルカラー画像中のＹａｂ画素とその周辺の画素との間の画素あたりの輝度差の差分量Ｅ（Ｙａｂ）が様々な可変パラメータ（ゲイン）に従って調整されることを示すグラフである。図４では、デジタルカラー画像のＹａｂ画素とその周辺の画素との間の画素あたりの輝度差の差分量Ｅ（Ｙａｂ）の最大値Ｑが２５５である場合を想定している。ゲインは、
Ｃｏｓ（（Ｅ（Ｙ１１）÷２Ｑ）π）ｎ
から求められる。
【００２７】
Ｅ（Ｙａｂ）の値が大きくなると、Ｃｂａｂ及びＣｒａｂの下方修正量は大きく、ゲインは小さくなる。したがって、Ｅ（Ｙａｂ）＝２５５のときゲインは０、Ｅ（Ｙａｂ）＝０のときゲインは１となる。ゲインのｎの値が１である場合、ゲインの曲線分布は平滑である。また、ゲインのｎの値が４である場合、ゲインの曲線分布はｎが１である場合に比べ傾きが急になる。
【００２８】
言い換えれば、ｎの値が大きい場合、曲線Ｅ（Ｙａｂ）はＥ（Ｙａｂ）の値に応じてさらに急激に変化する。すなわち、Ｅ（Ｙａｂ）によって表されるカラーエッジを即座に取り除くことができる。本発明の好適な実施例においては、適切なｎの値は４である。
【００２９】
このように、デジタルカラー画像の２つのカラーブロック間の接合部における境界（エッジ）は、デジタルカラー画像の画素Ｙａｂとその周辺の画素との間の画素あたりの輝度差の差分量（Ｅ（Ｙａｂ））に従って検出することができる。また、デジタルカラー画像の２つのカラーブロック間の接合部に出現するカラーエッジの度合いは低減される。これは、画素Ｙａｂの色（Ｃｂａｂ、Ｃｒａｂ）が、デジタルカラー画像の２つのカラーブロック間の境界画素Ｙａｂの色が引き出されるように、Ｅ（Ｙａｂ）に従って除去されるためである。したがって、望ましくない色やカラーエッジの出現を回避することができる。
【００３０】
以上に説明した実施例では、余弦関数に基づいて第１色要素および第２色要素を調整するが、本発明はこれに限定されない。本発明には、適切に関数的に移動する平滑降下関数であればどんな関数でも適用することが可能である。さらに、本発明の範囲内において、ルックアップテーブルを用いて第１色要素および第２色要素を調整することも可能である。
【００３１】
本発明の実施例に示した方法は、各画素の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の値によって表示する色を決定するためのセンサを含む装置と、これらの赤色、緑色、青色の値を各画素の輝度および色成分に変換するための変換論理と、第１カラーブロックに属する少なくとも１つの第１画素と第１画素に隣接し第２カラーブロックに属する少なくとも１つの第２画素との間の輝度差に従ってデジタルカラー画像の第１カラーブロックと第２カラーブロックとの間の境界を決定するための決定論理と、輝度差に従って第１画素および第２画素のうち少なくともいずれかの色成分を調整する色成分調整論理と、により実行することができる。装置の各素子の機能は本明細書に説明してあり、当業者であれば容易に実施可能である。
【００３２】
要約すると、本発明は、ハイパスフィルタを用いてデジタルカラー画像の２つのカラーブロック間の境界を見つけることによりカラーエッジを除去するための方法および装置を提供する。また、平滑降下関数がデジタルカラー画像の２つのカラーブロック間の境界画素の彩度を調整するためのパラメータとして機能する。したがって、デジタルカラー画像におけるカラーエッジを避けることができ、画質が向上する。
【００３３】
好適な実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明がこれに限定されないことは明らかである。反対に、本発明は種々の修正や類似の処理及び手順を包含することを意図している。したがって、添付の請求項により特許を請求する範囲は、こうした修正や類似の処理および手順を網羅すべく、広義に解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】６４０×４８０画素のセンサモジュールを示す概略図である。
【図２】ＣＣＤセンサデバイスにおいてＲまたはＧまたはＢにより表される２つの隣接したカラーブロックを示す概略図である。
【図３】本発明の好適な実施例におけるセンサデバイスを表すＲ、Ｇ、Ｂの値が、デジタルカラー画像の画素輝度と色成分とに色変換されることを示す概略図である。
【図４】デジタルカラー画像中のＹａｂ画素とその周辺画素との間の単位輝度差の差分量Ｅ（Ｙａｂ）が、異なる可変パラメータ（ゲイン）に従って調整されることを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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