(57)【要約】ディジタル画像において、物理的偏光フィルタの効果をシミュレーションする方法を開示する。当該ディジタル画像は、複数の寒色系の画素（５２）のそれぞれを暗くし（５４）、複数の暖色系の画素のそれぞれを明るく（５６）することにより得られた複数の有色画素（５０）を有する。コントラスト調整（６２）、彩度調整（６４）および輝度調整を含め、任意の調整アルゴリズムが開示されている。
2004527037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル画像において偏光フィルタの効果をシミュレーションする方法であって、該ディジタル画素が複数の有色画素を有し、複数の寒色系の画素それぞれを暗くするステップを含む方法。
【請求項２】
複数の暖色系の画素それぞれを明るくするステップをさらに含む請求項１の方法。
【請求項３】
コントラスト調整、彩度調整および輝度調整の中から選択される１又は複数の調整アルゴリズムを適用するステップをさらに含む請求項１の方法。
【請求項４】
ディジタル画像において偏光フィルタの効果をシミュレーションする方法であって、該ディジタル画像が複数の有色画素を有し、複数の寒色系の画素ぞれぞれを暗くし、複数の暖色系の画素それぞれを明るくするステップを含む方法。
【請求項５】
ディジタル画像において、回転角θでの偏光フィルタの効果をシミュレーションする方法であって、
（ａ）それぞれが画素の輝度と色温度とを有する複数の画素を含むディジタル画像を第１メモリに格納するステップと、
（ｂ）回転角θと色温度との関数として画素の輝度を変化させることにより前記複数の画素のそれぞれを変換するステップと、
（ｃ）変換された各画素を第２メモリに格納するステップと、
を含む方法。
【請求項６】
前記変換するステップが、寒色温度を有する画素の輝度を低減させることと、暖色温度を有する画素の輝度を増大させることとをさらに含む請求項５の方法。
【請求項７】
さらに、コントラスト調整、彩度調整および輝度調整の中から選択される１又は複数の調整アルゴリズムを適用することにより前記変換を調整するステップを含む請求項６の方法。
【請求項８】
ディジタル画像において、回転角θでの偏光フィルタの効果をシミュレーションする方法であって、
（ａ）それぞれが、第１赤チャネル輝度、第１緑チャネル輝度および第１青チャネル輝度を含むカラーチャネル輝度と、第１画素の輝度とを有する複数の画素を含む、ディジタル画像のＲＧＢの複製を第１メモリに格納するステップと、
（ｂ）前記複数の画素のそれぞれの１又は複数のカラーチャネル輝度を変換し、該変換が、
（１）第１の赤チャネル輝度から第２画素の輝度を計算するステップと、
（２）第１画素の輝度、第２画素の輝度および回転角θから角度で重み付けされた画素の輝度を計算するステップと、
（３）角度で重み付けされた画素の輝度、第１画素の輝度および第１青チャネルの輝度から第２青チャネルの輝度を計算するステップと、
を含むステップと、
（ｃ）前記複数の画素のそれぞれについて、１又は複数の変換されたカラーチャネル輝度を含むカラーチャネル輝度を第２メモリに格納するステップと、
を含む方法。
【請求項９】
第２画素の輝度はカラーチャネル輝度の平均である請求項８の方法。
【請求項１０】
前記変換するステップが、角度で重み付けされた画素の輝度、第１画素の輝度および第１の緑チャネルの輝度から第２の緑チャネル輝度を計算することにより複数の画素のそれぞれの第１の緑チャネル輝度を変換するステップと、角度で重み付けされた画素の輝度、第１画素の輝度および第１の赤チャネル輝度から第２の赤チャネル輝度を計算することにより複数の画素のそれぞれの第１の赤チャネル輝度を変換するステップとをさらに含む請求項８の方法。
【請求項１１】
角度で重み付けされた画素の輝度を計算するステップは、ｈ’’＝１／９０＊（（９０−｜θ―９０｜）＊ｈ’＋｜θ−９０｜＊ｈ）の式を含み、ここで、ｈ’’は角度で重み付けされた画素の輝度であり、ｈ’は第２画素の輝度であり、θは０から１８０度の範囲の角度である請求項８の方法。
【請求項１２】
第２の青チャネル輝度を計算するステップは、ｐ，ｂ＝（[Ｉｘｙ，ｂ＊ｈ’’／ｈ]＋Ｉｘｙ，ｂ＋[ｈ’’−ｈ]）／２の式を含み、ここで、ｐ，ｂは、第２の青チャネル輝度であり、ｈ’’は、角度で重み付けされた画素の輝度であり、ｈは第１画素の輝度であり、Ｉｘｙ，ｂは、第１の青チャネル輝度である請求項８の方法。
【請求項１３】
コントラスト調整、彩度調整および輝度調整の中から選択される１又は複数のアルゴリズムを適用することによりカラーチャネル輝度の変換を調整するステップをさらに含む請求項８の方法。
【請求項１４】
ディジタル画像において、回転角θでの偏光フィルタの効果をシミュレーションするステップをコンピュータベース情報処理システムに実施させるコンテンツを有する、コンピュータで読取り可能な媒体であって、該ステップが、
（ａ）それぞれが画素の輝度と、赤チャネル輝度、緑チャネル輝度および青チャネル輝度とを有する複数の画素を含むディジタル画像を第１メモリに格納し、
（ｂ）回転角θと赤チャネル輝度との関数として画素の輝度を変化させることにより複数の画素のそれぞれを変換し、
（ｃ）変換された各画素を第２メモリに格納すること、
を含むコンピュータで読取り可能な媒体。
【請求項１５】
ディジタル画像において回転角θでの偏光フィルタの効果をシミュレーションするステップを、コンピュータベース情報処理システムに実施させるコンテンツを有する、コンピュータで読取り可能な媒体であって、該ステップが、
（ａ）それぞれが、第１赤チャネル輝度、第１緑チャネル輝度および第１青チャネル輝度を含むカラーチャネル輝度と、第１画素の輝度とを有する複数の画素を含むディジタル画像のＲＧＢの複製を第１メモリに格納するステップと、
（ｂ）前記複数の画素のそれぞれの１又は複数のカラーチャネル輝度を変換し、該変換が、
（１）第１赤チャネル輝度から第２画素の輝度を計算するステップと、
（２）第１画素の輝度、第２画素の輝度および回転角θから角度で重み付けされた画素の輝度を計算するステップと、
（３）角度で重み付けされた画素の輝度、第１画素の輝度および第１青チャネル輝度から第２青チャネル輝度を計算するステップと、
を含むステップと、
（ｃ）前記複数の画素のそれぞれについて、１又は複数の変換されたカラーチャネル輝度を含むカラーチャネル輝度を第２メモリに格納するステップと、
を含むコンピュータで読取り可能な媒体。
【請求項１６】
ディジタル画像において偏光フィルタの効果をシミュレーションするステップを、コンピュータベースの情報処理システムに実施させるコンテンツを有するコンピュータで読取り可能な媒体であって、該ディジタル画像が複数の有色画素を有し、複数の寒色系の画素のそれぞれを暗くするステップを含むコンピュータで読取り可能な媒体。
【請求項１７】
ディジタル画像において偏光フィルタの効果をシミュレーションするステップを、ディジタルカメラシステムに実施させるコンテンツを有するコンピュータで読取り可能な媒体であって、該ディジタル画像が複数の有色画素を有し、寒色系の複数の画素のそれぞれを暗くするステップを含むコンピュータで読取り可能な媒体。
【請求項１８】
ディジタル画像において回転角θでの偏光フィルタの効果をシミュレーションするディジタル偏光フィルタであって、該ディジタル画像が、複数の有色画素を有し、
プロセッサと、
プロセッサと通信するメモリと、
複数の寒色系の画素のそれぞれを暗くするステップをプロセッサに実施させるコンテンツを有し、プロセッサと通信するコンピュータで読取り可能な媒体と、
を具備するディジタル偏光フィルタ。
【請求項１９】
複数の暖色系の画素のそれぞれを明るくするステップをプロセッサに実施させるコンテンツを有するコンピュータで読取り可能な媒体をさらに具備する請求項１８のディジタル偏光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連文献
本発明は、２０００年１２月２９日に出願した「ディジタル偏光フィルタ」と題する継続中の米国特許出願第６０／２５８６５３の優先権を主張するものである。前記特許出願の内容全体は、本明細書の開示内容に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ディジタル画像処理分野に関し、さらに具体的には、写真用偏光フィルタの代わりに使用できるディジタルフィルタに関する。
【０００３】
写真において最も有効なフィルタの１つは、偏光フィルタ（「物理的偏光フィルタ」）である。物理的偏光フィルタは、カメラレンズの正面に配置された、処理ガラス(treated glass)、ゼラチン、プラスチック又は他の材料からなる基板を具備しており、それにより特定の偏向光だけを透過させて記録媒体に到達させ、所定の偏向光以外を遮断若しくは除去することができる。物理的偏光フィルタの鍵ではあるが、本発明において偏光そのものはそれ以上の重要性を持たない。さらなる情報源として光物理学又は他の電磁波に関わる文献を参照できることは当業者にとっては自明である。
【０００４】
物理的偏光フィルタは、基本的に以下の３つのニーズに対応する。
（１）  反射を除去できる。つまり、本発明のフィルタを用いて表面反射（典型的には空の反射）を起こすことなく湖面を写真撮影したり、窓越しに写真撮影を行ったりすることができ、また湖の底や窓の裏側を見ることもできる。
（２）  様々な写真撮影に必要な効果として、空を暗くすることができる。
（３）  結晶のような澄んだ色又は明白色等の種々の強調されたコントラストを生成する。
物理的偏光フィルタを回転させることにより、太陽の相対的な位置、又は他の偏向光源に応じて上記効果の規模が変化する。９０度の回転角θまで回転させたとき、空は最も暗くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
残念ながら、フィルム、コンピュータ用紙、又は他の記録媒体に一旦写真が記録されると、画像から偏光データを回復することはできない。即ち、一旦記録が行われると、もはや特定の偏向を有する光波を除去することはできない。したがって、ディジタル画像編集には、物理的偏光フィルタの殆どの効果をシミュレーションする「ディジタル偏光フィルタ」が非常に重要であろう。その理由は、ユーザが、画像が記録された後に偏光フィルタを使用して任意の所望範囲まで偏光効果を変化させることできるからである。さらに、物理的フィルタが具備されていなくても、画像記録時にディジタルカメラに偏光フィルタシミュレーションを追加することも可能になると思われる。
【０００６】
物理的偏光フィルタを介して撮影をした場合、画像を映し出す方法をシミュレーションするために必要なことは、ディジタル画像の色を処理する方法である。このような方法、又は「ディジタル物理偏光フィルタ」は、ある程度の表面反射を除去し、所望の方法で空を暗くし、および物理的偏光フィルタを介して画像が撮影されたかのように色とコントラストを現出させることができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の要旨
本発明は、ある程度の表面反射を除去し、所望の方法で空を暗くし、および物理的偏光フィルタを介して画像を撮影したかのように色とコントラストを現出させることにより、物理的偏光フィルタを介して撮影されたかのように画像を映し出す方法をシミュレーションするための、ディジタル画像の色の処理方法を提供することにより、上記ニーズを満たす。当該方法は、それぞれが画素輝度および色温度を有する複数の画素を含むディジタル画像を第１メモリに格納するステップと、回転角θおよび色温度の関数として画素の輝度を変更することにより各画素を変換するステップと、各変換された画素を第２メモリに格納するステップとを含む。
【０００８】
後述の詳細な説明、請求の範囲および添付図を参照することにより、本発明の上記および他の特徴、様態および利点が詳細に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の方法は、フォトショップ（登録商標）等の市販の画像処理プログラムや他のソフトウェアプログラムへのプラグイン補足プログラムとして、または自立したプログラムに使用することができる。また、本発明は、偏光フィルタの存在をシミュレーションするためにディジタルカメラ等のハードウェアに使用することもできる。本明細書の開示内容から、当該方法が随意で直接ディジタル画像上で算出することもできることは当業者に自明である。実施形態では、１以上のカラーモデルについて記載しているが、本発明は、色、彩度および輝度情報を含むカラー空間において使用することができる。
【００１０】
本明細書の開示内容から当業者が理解できるように、本発明の演算はディジタル化された画像に関する。画像を取得するための特定の手段は、本明細書に記載の方法およびシステムの開始前に行われる（本発明に従って処理されるべき画像又は画像の一部が存在することを前提とする）。本発明に従って処理するのに適したディジタル画像１０のサンプル画像表示が図１に示されている。
【００１１】
図１ないし図４に示すように、本発明の方法１２は、画素Ｉｘｙの入力行列１４を有するディジタル画像１０から、本発明を適用した結果を含む画素Ｉ’ｘｙの出力行列１６を有する出力画像１０’を生成する。ｘとｙで表記された値は、二次元画像の画素の実座標である。
【００１２】
好ましい実施形態では、入力行列１４が第１メモリ１８に格納され、出力行列１６が第２メモリ２０に格納される。これにより入力行列１４が大きく変更されることなく以下の実施形態に示すような調整を行うことができる。
【００１３】
第１実施形態では、ユーザが選定するパラメータは１つしか要求されず、該パラメータθは、偏光器の虚像の回転角、つまり、カメラの正面で当該フィルタをどの程度回転した状態であるかを示している（これにより空がどの程度暗くなるかおよび反射が除去されるかが決定される）。物理的な写真撮影用フィルタの範囲をシミュレーションするために、θの値は０°から１８０°の範囲まで変化する。θの値は３６０°まで大きくなるが、それによりさらに得られる機能はない。
【００１４】
別の実施形態では、フィルタに適用される輝度因子ｉを追加できる。もちろん、当該輝度は、従来の写真撮影における偏光フィルタと類似するものではないが、当該輝度を変化させることは非常に都合がよい。さらに別の実施形態では、色を暗くする等さらなる調整を指定することができる。
【００１５】
１つの実施形態では、入力行列１４と出力行列１６はＲＧＢカラー空間画像を含む。つまり、ＩｘｙとＩ’ｘｙの各画素は、それぞれが０から２５５（或いは、１６ビット画像の場合は６５５３５）までの範囲を有する３値（ｒ、ｇ、ｂ）のベクトルである。選択肢として、入力画像をＲＧＢカラー空間に変換してもよく、その場合、出力画像を他のカラー空間に逆変換することができる。さらに、選択肢として、本発明の演算は、ＨＳＢ（色合い、彩度、明度）、Ｌａｂモード、およびＣＭＹＫといった他のカラー空間で直接行うことができる。
【００１６】
入力行列１４がＲＧＢカラー空間の画像を含む実施形態では、Ｉｘｙ，ｒの表記は、Ｉｘｙで表記される（ｒ、ｇ、ｂ）画素の赤チャネルの値を示している。Ｉｘｙ，ｇの表記は、Ｉｘｙで表記される（ｒ、ｇ、ｂ）画素の緑チャネルの値を示している。Ｉｘｙ，ｂの表記は、Ｉｘｙで表記される（ｒ、ｇ、ｂ）画素の青チャネルの値を示している。
【００１７】
当該方法では、Ｉｘｙの各画素について画素ごとの計算が必要になる。本明細書の開示内容から当業者に明らかであるように、本発明を入力行列１４の一部分に適用できる。これは、例えば、ユーザが画像処理プログラムにおいて画像の一部だけの処理を選定した場合である。よって、以下、ソースとなる画素に言及する場合、ユーザが選択した任意の画素の一部にも言及することを理解されたい。
【００１８】
暖色／寒色のコントラストの調整
図３に示すように、第１メモリに入力行列１４を格納するステップ５０の後、本発明は、暖色又は寒色として表示される画素に応じて選定画素ごとに調整を開始する。当業者は本明細書の開示内容から暖色と寒色を対比させた用語範囲を理解することができる。また、一般的に、赤、オレンジ、黄色は暖色とみなされ、青、青緑、および標準的色軸でそれに近い色は寒色とみなされる。
【００１９】
暖色と寒色の相違は、「色温度」として示すこともできる。高い色温度は寒色に相当し、低い色温度は暖色に相当することは当業者には周知である。
【００２０】
ステップ５４では、当該方法は、寒色の画素、つまり、青か青緑と同一又はそれに近い色の画素を全て暗くする。選択肢として、および、望ましくは、暖色の画素、つまり、赤、オレンジおよび黄色と同一又はそれに近い色を全て明るくするステップ５６が追加される。これには寒色と暖色との間のコントラストを増大させる効果があることが分かる。この効果は、単に画像の寒色を暗くするか、前述したように選択肢として、および望ましくは、暖色を明るくすることにより行われうる。ステップ５４と任意選択可能なステップ５６は、ステップ５２で示したように処理されるべき全ての画素に対して繰り返される。
【００２１】
図４にブロック形式で示されたように、プロセッサ２２を使用して当該方法１２を実施する。本明細書の開示内容から当業者に自明であるように、当該プロセッサは、メモリとの接続および通信が可能な任意のコンピュータベース情報処理システムとすることができ、コンピュータベース情報処理システムに当該方法１２を実施させるためのコンテンツを有する、コンピュータで読取り可能な媒体２４に格納されたプログラム命令を行使することができる。
【００２２】
任意のカラー空間でこのステップを実施することが可能であり、以下ＲＧＢの実施形態を説明する。本明細書の開示内容から、Ｌａｂ、ＨＳＢ又はＣＭＹＫといった他のカラー空間でこのステップを実行する方法は当業者に自明である。さらに、Ｌａｂの例示的実施形態も説明する。
【００２３】
ＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂとも称されるＬａｂカラーモデルは、輝度又は明度要素（Ｌ）および（緑から赤への）要素ａと（青から黄への）要素ｂの、２つの色要素から構成される。画像処理プログラムにおけるＬａｂモードの１つの実施形態では、明度要素Ｌは０から１００までの範囲とすることができ（高い値ほど明るい）、要素ａと要素ｂは＋１２７から−１２８までの範囲とすることができる。Ｌａｂモードの他の実施形態を構築することができ、本明細書に記載の公式では、Ｌを０から２５５までの範囲の共通の８ビット値と仮定し、ここで、チャネルａとｂの１２８なる値は、彩度ゼロ又はニュートラルグレイを表す。
【００２４】
以下のようにステップ５４と５６を実施する。中間画素ｐを、入力行列１４の各画素Ｉｘｙごとに計算する。まず、当該画素の第２の輝度ｈを計算する。これは、３色チャネルのそれぞれについて輝度を平均化した平均輝度であることが望ましい。
（式１）
ｈ＝（Ｉｘｙ，ｒ＋Ｉｘｙ，ｇ＋Ｉｘｙ，ｂ）／３
【００２５】
次に、画素の「暖色系」輝度をパラメータｈ’に割当てる。１つの実施形態では、赤チャネルの輝度が単純にパラメータｈ’に割当てられる。
（式２）
ｈ’＝Ｉｘｙ，ｒ
【００２６】
パラメータｈ’が「暖色系」輝度を示している限り他の式を代わりに使用することもできることは自明である。
【００２７】
Ｌａｂモードでは、第２の輝度は望ましくは画素の輝度Ｌであり、「暖色系」輝度を様々な方法により認識することができる。適切な方法としては、式１を式３に、式２を式４に置換することである。ここで、上述したように、Ｌは０から２５５までの範囲の共通の８ビット値として与えられ、チャネルａとｂの１２８ビット値は、彩度ゼロ又はニュートラルグレイを表示する。
（式３）
ｈ＝Ｌ
（式４）
ｈ’＝Ｌ＋ｂ−１２８
【００２８】
よって、画素内で暖色が優勢である場合、例えば、「暖色系」輝度が平均輝度を上回る場合に、ｈ’が第２の輝度ｈを上回ることは明らかである。逆に、画素内で暖色が優勢でない場合、例えば寒色が優勢である場合に、ｈ’は第２の輝度未満となる。よって、ｈ’を暖色系要素の輝度に設定した式２と式４が本発明の主要部である。暖色系輝度（特にＲＧＢモードの赤チャネル輝度）に相当する新しい明度パラメータｈ’を導くことにより初期画像内の（色相環上の）青又は青緑、或いは、青又は青緑に近いすべての画素の色を暗くすることができ（ステップ５４）、選択肢として、および、望ましくは、青又は青緑と相反する（オレンジや赤等の）あらゆる色を明るくする（ステップ５６）。
【００２９】
本発明は、通常偏光器が用いられる屋外において、偏光フィルタが最も影響を及ぼすと思われる色は、空、及び反射をもたらすものはすべて青色であるという事実に基づいている。また、屋外の写真では、極少数の例外を除いて空およびその反射以外、青色又は青緑色は存在しない。したがって、「暖色系の」明度ｈ’を生成することにより（青色等の）寒色系の対象物を暗くし、（青色と相反する色の）暖色系の対象物を明るくすることが、画像の偏光シミュレーションで非常に良好な結果をもたらすのである。
【００３０】
可能性のある有効な１実施形態では、赤色チャネルの輝度値を（ＲＧＢカラーモードの）ｈ’に単純に割当てる。しかし、ｈ’が「寒色系の色」又は「空色」（青や青緑等）の場合に低輝度となり、暖色（赤、オレンジ、黄色）の場合に高輝度となる他のいかなる計算も良好な結果をもたらす。本明細書の開示内容から、この方法の様々な実施形態が当業者に自明である。
【００３１】
別の実施形態では、ユーザは、特定の寒色系の色相（青又は青緑等）が最も暗くなるように調節することができる。また別の実施形態では、必ずしも寒色系の色を暗くするのと同じ強度で暖色系の色を明るくする必要はない。
【００３２】
単純な実施形態では、例えば、ｈ’を用いた単純な処理など、ユーザに最大の偏光効果が提供されるのみである。しかし、写真家が偏光フィルタの使用をシミュレーションするためには、フィルタの回転によって徐々に効果があがる様子をシミュレーションできる何らかのメカニズムが導入されるべきであるため、これは望ましくない。望ましくは、これは、ステップ５８において、カラー空間とは関係なく、角度で重み付けされた輝度ｈ’’を導入することにより行われる。回転の効果をシミュレーションするために、約９０°対称な一次関数を用いることができる。ここで、θは０から１８０°である。望ましくは、ｈ’’は、９０°でｈ’に等しく、ｈ’’は、０°と１８０°でｈに等しい。即ち、ほぼ０°又は１８０°の回転角θでは、望ましくはｈ’’は第２の輝度ｈ（望ましくは平均輝度）とほとんど同じであり、ほぼ９０°の回転角θでは、ｈ’’は、「暖系の」輝度とほとんど同じである。１つの好適な公式は以下の式である。
（式５）
ｈ’’＝１／９０＊（（９０−｜θ−９０｜）＊ｈ’＋｜θ−９０｜＊ｈ）
【００３３】
ステップ５８では、ｈ’’からｈ’（又は、回転シミュレーションを用いない場合はｈ’からｈ）までの関係に基づき、暗くしたり、選択的に明るくしたりすることができる。
【００３４】
少なくとも寒色を暗くし、選択肢としてではあるが望ましくは暖色を明るくするどのような変換を用いてもよい。これは、輝度をｈ’’に設定し、式６ないし式８に示されたように、要素ａとｂを維持することにより非常に単純にＬａｂモードで達成することができる。
（式６）
ｐ，Ｌ＝ｈ’’
（式７）
ｐ，ａ＝Ｉｘｙ，ａ
（式８）
Ｐ，ｂ＝Ｉｘｙ，ｂ
【００３５】
同様にＲＧＢでは、新しい輝度ｈ’’を画素ｐに割当てることができる。即ち、画素Ｉｘｙが輝度ｈを有する場合、画素ｐは輝度ｈ’’を有する。式９ないし１１に示した公式によってこれを単純に実施することができる。
（式９）
ｐ，ｒ＝Ｉｘｙ，ｒ＋[ｈ’’−ｈ]
（式１０）
ｐ，ｇ＝Ｉｘｙ，ｇ＋[ｈ’’−ｈ]
（式１１）
ｐ，ｂ＝Ｉｘｙ，ｂ＋[ｈ’’−ｈ]
【００３６】
説明したように、暖色に対しては、ｈ’’は第２の輝度より大きく、上記式が初期の輝度より高い値を有し、例えば色が明るくなる。寒色に対しては、ｈ’’は第２の輝度未満で、上記式が初期の輝度より小さい値を有し、例えば色が暗くなる。
【００３７】
上記制約内で、他の変換が可能となる。１つの好ましい実施形態では、より自然な色を得るために上記式を調整することができる。例えば、ＲＧＢモードでは、ｈ’’がｈより大きいか検査をすることができる。ｈ’’がｈより大きいとき、つまり入力行列１４の各画素Ｉｘｙ内で暖色が優勢であるとき、式９ないし１１の代わりに以下の変換公式１２ないし１４を適用することができる。
（式１２）
ｐ，ｒ＝（[Ｉｘｙ，ｒ＊ｈ’’／ｈ]＋Ｉｘｙ，ｒ＋[ｈ’’−ｈ]）／２
（式１３）
ｐ，ｇ＝（[Ｉｘｙ，ｇ＊ｈ’’／ｈ]＋Ｉｘｙ，ｇ＋[ｈ’’−ｈ]）／２
（式１４）
ｐ，ｂ＝（[Ｉｘｙ，ｂ＊ｈ’’／ｈ]＋Ｉｘｙ，ｂ＋[ｈ’’−ｈ]）／２
【００３８】
逆に、入力行列１４の各画素Ｉｘｙについて、ｈ’’がｈ未満のとき、つまり、画素内で寒色が優勢であるとき、式９ないし１１の代わりに以下の変換式１５ないし１７を適用することができる。
（式１５）
ｐ，ｒ＝（２５５−（２５５−Ｉｘｙ，ｒ）＊ｈ’’／ｈ＋Ｉｘｙ，ｒ＋[ｈ’’−ｈ]）／２
（式１６）
ｐ，ｇ＝（２５５−（２５５−Ｉｘｙ，ｇ）＊ｈ’’／ｈ＋Ｉｘｙ，ｇ＋[ｈ’’−ｈ]）／２
（式１７）
ｐ，ｂ＝（２５５−（２５５−Ｉｘｙ，ｂ）＊ｈ’’／ｈ＋Ｉｘｙ，ｂ＋[ｈ’’−ｈ]）／２
【００３９】
当該変換により画像上にシミュレーションされる偏光効果を得る。どちらの変換形態を用いても、画像上でさらに調整を行ってシミュレーションを向上させるか、入力行列１４のままの状態で変換を反転させることができるように、出力行列１６に変換された画素の新しい値を第２メモリ２０に格納することが望ましい。
【００４０】
コントラストの調整
別の実施形態では、コントラスト、彩度又はフィルタの輝度の調整のうち１つ以上を行うことができる。画像のコントラストの調整を追加した別の１つの実施形態では、ステップ６２において、明るい色、つまりグレイより明るい色で特に白に近い色は明るくなり、暗い色、つまり灰色より暗い色で特に黒に近い色は暗くなる。
【００４１】
この実施形態では、第２の中間画素ｐ’を生成することによりさらにｐを修正する。Ｌａｂモードでは、式１８ないし２０を用いることによりこれを達成することができる。
（式１８）
ｐ’，Ｌ＝（ｐ，Ｌ＊ｘ）−ｙ
（式１９）
ｐ’，ａ＝ｐ，ａ
（式２０）
ｐ’，ｂ＝ｐ，ｂ
ＲＧＢモードでは、式２１ないし２３を用いる。
（式２１）
ｐ’，ｒ＝（ｐ，ｒ＊ｘ）−ｙ
（式２２）
ｐ’，ｇ＝（ｐ，ｇ＊ｘ）−ｙ
（式２３）
ｐ’，ｂ＝（ｐ，ｂ＊ｘ）−ｙ
【００４２】
上述の輝度変換を行った後では、色の値を低減する線形変換により、より快適な色調となる。ｘの値が約１から約２まで、望ましくは、約１．０から約１．２までの範囲であり、およびｙの値が約５から約１５まで、望ましくは、約９から約１１までの範囲の場合に満足な結果が得られる。
【００４３】
彩度調整
ステップ６４において、調整を追加したさらに別の実施形態では、画素の輝度に殆ど影響を与えずに各画素の彩度を多少増加することができる。輝度を平均化することによりこれを効率的に行うことができる。１つの方法は、以下の方法によりＰ’から新しいＰ’’を計算することである。
（式２４）
ｐ’’，ｒ＝Ｌ＋（ｐ’，ｒ−Ｌ）＊ｗ
（式２５）
ｐ’’，ｇ＝Ｌ＋（ｐ’，ｇ−Ｌ）＊ｗ
（式２６）
ｐ’’，ｂ＝Ｌ＋（ｐ’，ｂ−Ｌ）＊ｗ
ここで、Ｌは中間画素ｐ’の平均輝度である。
（式２７）
Ｌ＝（ｐ’，ｒ＋ｐ’，ｇ＋ｐ’，ｂ）／３
ｗは重み付け係数である。
【００４４】
Ｌａｂモードでは、式２４ないし式２７の代わりに式２８ないし式３０を使用して平均化を行うことができる。
（式２８）
ｐ’’，Ｌ＝ｐ’，Ｌ
（式２９）
ｐ’’，ａ＝１２８＋（ｐ’，ａ−１２８）＊ｗ’
（式３０）
ｐ’’，ｂ＝１２８＋（ｐ’，ａ−１２８）＊ｗ’
【００４５】
ｗ又はｗ’の値は、０から任意の数までの範囲である。値が１のときは調整が行われず、値が１を超える場合に彩度が増加する。ｗ又はｗ’の値として、約１．０から１．４まで、望ましくは、約１．０５から約１．２０までの範囲が最も現実的であることが実証された。実際には、コントラスト調整ステップ６２が上述のように行われた場合、当該コントラスト調整ステップ６２はＬａｂモードでは彩度に関して効果はないが、ＲＧＢモードでは彩度に関して多少の効果があるので、ｗ’はｗより多少高くなる場合がある。
【００４６】
輝度調整
さらに別の実施形態では、ステップ６６において、％の単位で測定した輝度パラメータｉを使用することによりユーザが先の計算結果を変更することができる。通常は、ｉの範囲は０から２００％である。様々な実施形態は自明であり、カラー空間に依存しない。計算結果ｐ’’はｉで重み付けされ、（ＲＧＢにおける）以下の方法により目的の画素Ｉ’ｘｙに付加される。
（式３１）
Ｉ’ｘｙ，ｒ＝（ｐ’’，ｒ−Ｉｘｙ，ｒ）＊ｉ＋Ｉｘｙ，ｒ
（式３２）
Ｉ’ｘｙ，ｇ＝（ｐ’’，ｇ−Ｉｘｙ，ｇ）＊ｉ＋Ｉｘｙ，ｇ
（式３３）
Ｉ’ｘｙ，ｂ＝（ｐ’’，ｂ−Ｉｘｙ，ｂ）＊ｉ＋Ｉｘｙ，ｂ
同様に、Ｌａｂにおいては以下の方法を用いることが可能で、他のカラーモードにおいても類似の式を用いることが可能である。
（式３４）
Ｉ’ｘｙ，ｒ＝（ｐ’’，Ｌ−Ｉｘｙ，Ｌ）＊ｉ＋Ｉｘｙ，Ｌ
（式３５）
Ｉ’ｘｙ，ｇ＝（ｐ’’，ａ−Ｉｘｙ，ａ）＊ｉ＋Ｉｘｙ，ａ
（式３６）
Ｉ’ｘｙ，ｂ＝（ｐ’’，ｂ−Ｉｘｙ，ｂ）＊ｉ＋Ｉｘｙ，ｂ
【００４７】
図を見てわかるように、この調整を実施することができるように、入力行列１４のＩｘｙの初期値を第１メモリ１８に保存したことが重要である。
【００４８】
そのようにするうえで、結果として得られる画素Ｉ’ｘｙが最小値０および最大値２５５の範囲を逸脱しないよう注意しなければならない。ｉについて０％の値を選択すると、初期画像に対する調整は行われないことになる。１００％を超えるｉの値を使用できることは当業者にとっては自明である。
【００４９】
ここで、本発明の適用後の図２を参照すると、ディジタル画像１０’では、空の領域２６の暗さが増し、一部の表面反射２８が軽減され、暖色調の地面の領域３０が明るくなっており、物理的偏光フィルタを用いて撮影したように見える。
【００５０】
特定の好ましい実施形態を参照して本発明を詳述したが、他の実施形態も可能である。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で開示した好ましい実施形態の開示内容に限定されるべきでない。本発明の他の実施形態も可能であり、１６ビット画像を用いる場合は、上述の２５６にすべての加数及び減数を単純に乗じ、０から２５５までのバイト数の範囲に言及している箇所では、それを０から６５５３５の範囲に置換する。
【００５１】
暖／寒色コントラストの調整については、１６ビット画像を用いる場合も変更の必要はない。コントラスト調整については、ｘを変更せずに、ｙを１２５０から３７５０までの範囲、望ましくは、２３００から２８００までの範囲に置換する。彩度調整については、１６ビット画像を使用する場合も、バイト数が０から６５５３５までの範囲であることを除いてｗおよびｗ’を含め全て変更されない。輝度調整も同様に変更されない。この処理をグレイスケールの画像に適用することはできない。
【００５２】
前記特徴および／またはステップの少なくとも一部が相互に排他的となる組合わせを除いて、特許請求の範囲、要約書および図面を含め、本明細書に開示された全ての特徴、および開示された方法またはプロセスすべての全ステップを、どのように組合わせてもよい。また、特許請求の範囲、要約書および図面を含め、明細書に開示されたそれぞれの特徴を、特に言及する場合を除いて、同一、同等または類似の目的に適う別の特徴で置換することができる。このように、特に言及する場合を除いて、開示されたそれぞれの特徴は、包括的な一連の特徴の等価的又は類似的な特徴の一実施例に過ぎない。
【００５３】
本発明は、本明細書に記載された特定のハードウェアに限定されず、例えば、ディジタルカメラシステムを含め、開示した方法を用いてディジタル画像処理が可能な現存するまたは将来開発される、いずれのハードウェアを使用することもできる。
【００５４】
それに限定されないが、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、ディジタルテープ、フラッシュカード、コンパクトディスクおよびＤＶＤを含め、現存するまたは将来開発される、データを格納するのに適した任意のコンピュータで読取り可能な媒体を使用することができる。当該コンピュータで読取り可能な媒体は、接続された２つのハードドライブ等の、プロセッサと通信する２以上のデバイスを具備することができる。
【００５５】
また、特定機能を実施するための「手段」または特定機能を実施するための「ステップ」と明示的に言及されていない請求項に記載の構成要素は、いずれも米国特許法第１１２条で規定の条項の「手段」または「ステップ」として解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、ディジタル画像表示である。
【図２】図２は、本発明によるディジタル偏光フィルタを適用後の図１のディジタル画像である。
【図３】図３は、本発明による方法のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明のディジタル偏光フィルタ構造のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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