(57)【要約】【課題】文化財などの汚れや退色によって色が劣化した対象のデジタル画像から元画像の陰影や描画タッチを保存しつつ本来の色を復元する。【解決手段】対象画像の明度情報と色情報を分離し、一方で色情報に関しては本来の色に置き換え、明度情報に関しては元画像の明度情報の陰影や描画タッチを残したまま本来の明度に置き換えてそれらの情報を合成することで好ましい色復元画像を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意に選択された画像入力手段によって取得された入力カラー画像の発色が入力対象の汚れや経年変化によって本来の発色を示していない場合に、本来の発色を復元するように、前記入力画像の画像データに画素ごとに画像処理を行う画像処理方法であって、（１）：前記入力画像の処理対象である注目画素に対して明度情報と色情報に分離する色分離処理工程と、（２）：（１）の色情報に対して本来の色の明度情報と色情報のうち、色情報を置き換える色置換処理工程と、（３）：（１）の行程で得られた明度情報を修正する明度変換処理工程と、（４）：（２）の行程で得られた置換された色情報と（３）の工程で得られた変換済み明度情報を合成して画素の色復元情報とする工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
上記（３）の明度変換処理工程において、入力画像全体の明度情報の平均値と置換された複数個の本来の色すべての明度情報の平均値を一致させるように明度変換処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
上記（３）の明度変換処理工程において、（２）の色置換行程で複数個指定された本来の色それぞれの領域に対応する入力画像の領域ごとの明度情報の平均値と、対応するそれぞれの本来の色の明度情報を一致させるように複数の領域別に明度変換処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば文化財などで汚れや経年変化による退色などの発色の劣化が発生した対象をデジタルカメラやカラースキャナなどからデジタル的に撮像または保存された画像データに対して本来の階調や発色を復元する画像処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカラースキャナの普及にともなって、文化財などの対象をデジタルデータで保存し、後世に不朽のデータとして残すというデジタルアーカイビングが注目を集めている。この場合、いかに高精細に、かつ、正確にデジタル化を行うかが問題であったが、デジタルカメラの高画素化などによって条件は満たされつつある。また退色した写真なども高性能で廉価なスキャナによって容易にデジタル化が可能となっている。
【０００３】
また保存すべき対象の色再現に関しても、撮像機器の色再現性や色表現レンジの向上、カラーマネージメント技術の導入などによって正確に行えるようになってきた。
【０００４】
このように高精細かつ正確に保存した文化財や退色写真のデジタルデータの処理活用のひとつとして、制作当時、撮影当時の発色を復元しようとする試みも行われている。文化財の色復元としては、特開２００４−７８５９８に示されるように、作成に用いられた素材の経時変化から任意の年代の発色をシミュレートする方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−７８５９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、対象が同一素材で描画されていたとしても描画に使用されている素材の量や微妙な描画タッチなどによって明度の値は異なるため、ある素材に対して１対１に復元色を割り当てた場合、階調のない塗り絵的な結果になってしまう可能性がある。
【０００６】
また、退色写真の場合にも色情報は同一であっても明度情報が異なって再現されることで写真の陰影を形成している場合が多く、このような対象の場合も単純な色の置換処理では視覚的に良好な復元結果を得ることはできない。
【０００７】
本発明は前記従来の技術の問題に鑑みてなされたものであり、復元する対象の画像情報を明度情報と色情報に分離し、色情報を本来の色に置換した上で、元画像の明度情報と置換した本来の色の持つ明度情報から復元すべき新たな明度情報を生成することで微妙な描画タッチや陰影を保存した良好な色復元結果を得るための画像処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、（１）：前記入力画像の処理対象である注目画素に対して明度情報と色情報に分離する色分離処理工程と、（２）：（１）の色情報に対して本来の色の明度情報と色情報のうち、色情報を置き換える色置換処理工程と、（３）：（１）の行程で得られた明度情報を修正する明度変換処理工程と、（４）：（２）の行程で得られた置換された色情報と（３）の工程で得られた変換済み明度情報を合成して画素の色復元情報とする工程と、を有することを特徴とする画像処理方法であり、元画像の明度情報に含まれる微妙な描画タッチや陰影の情報と置換した色の情報を合わせることで良好な色復元画像が得られる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項２記載の発明は、（３）の工程において、入力画像全体の明度情報の平均値と置換された複数の本来の色すべての明度情報の平均値を一致させるように明度変換処理を行うことで、元画像の明度情報に含まれる微妙な描画タッチや陰影の情報を保存しつつ置き換えた色の明度値を反映させた良好な色復元画像が得られる。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項３記載の発明は、（３）の工程において、（２）の色置換行程で複数個指定された本来の色それぞれに対応する入力画像の領域ごとの明度情報の平均値と、対応するそれぞれの本来の色の明度情報を一致させるように複数の領域別に明度変換処理を行うことで、置き換えた複数の色の領域ごとに元画像の明度情報に含まれる微妙な描画タッチや陰影の情報を保存しつつ置き換えた色ごとの明度値を反映させた良好な色復元画像が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明により、元画像の微妙なタッチや陰影を保存した復元画像を得ることができる。
【００１２】
さらに請求項２に記載の発明により、元画像の微妙なタッチや陰影を保存しつつ置き換えした色の明度情報を反映させた良好な色復元画像を得ることができる。
【００１３】
さらに請求項３に記載の発明により、置き換えした複数の色の領域ごとに元画像の微妙なタッチや陰影を保存しつつ置き換えした色ごとの明度情報を反映させた良好な色復元画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下のとおりである。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明に係る画像処理方法の実施の一例を、添付の図面に示される実施形態を基に、詳細に説明する。図１に本発明の係る画像処理方法の簡単な構成を示す。主な構成としては、処理の対象となる画像を入力する画像入力部１００、入力された画像に対して画素単位で明度情報と色情報に分離する明度／色分離処理１０１、入力された画像に対して画素単位で色情報の置き換えを行う色置換部１０２、元画像の明度情報１０３、置換した色の色情報１０４、元画像の明度情報から新たな明度情報を生成する明度生成部１０５、１０４の置換色情報と１０５の新たな明度情報を合成して色復元結果を得る合成部１０６、合成部からの明度情報と色情報を例えばＲＧＢ信号に変換して出力する画像出力部１０７からなる。上記構成では着目画素ごとに処理が行われ、画像中の着目画素を例えば画面左上から右下に向かう方向に順番に処理することで全画像の処理を行うことになる。
【００１６】
画像入力部からの入力データが例えばＲＧＢデータである場合、１０１の明度／色分離処理では例えば、数１に示す演算で明度と色が分離された均等色空間座標Ｌａｂに変換すればよい。数１の変換式は入力されるＲＧＢをｓＲＧＢとして等色関数ＸＹＺを経由してＬａｂ値に変換している。変換時の照明光源の色温度はＤ６５としている。ここでＬは明度情報を表し、ａｂは色情報を表している。このL値が元画像明度情報（１０３）となる。のＬａｂ色座標のほかに、Ｙｃｒｃｂなどの明度と色が分離された色座標を用いてもよい。
【００１７】
図２は図１の明度生成部１０５の内部処理の一例としてルックアップテーブルによる階調変換を示したものである。元画像の明度情報は汚れや退色によって本来の明度情報とは異なっている可能性があるので図２に示すルックアップテーブルによって適切な明度情報に変換する。この変換によって元画像のある明度情報Ｌｏは適切な明度情報Ｌｏ‘に変換される。変換のカーブは例えば復元後の明度情報が既知のサンプル点を選び、そのサンプル点の元画像明度情報と復元後の明度情報の関係から作成すればよい。
【００１８】
一方、色置換部１０２では入力されたＲＧＢ値を本来の色に置き換える処理が行われる。この色置換部には入力されたＲＧＢ値に対して本来の色の情報を出力するルックアップテーブルをあらかじめ構築しておき、出力する本来の色の情報は１０１と同様に均等色空間座標Ｌａｂで定義された色とるす。この出力Ｌａｂ値のうちａｂ値で表される色情報が置換色情報１０４となる。
【００１９】
１０２の色置換用のルックアップテーブルは図３に示すようにＲＧＢの入力に対してひとつの値を出力する多次元ルックアップテーブルであり、図３では入力Ｒｐ、Ｇｐ，Ｂｐに対してＬａｂのａ値であるａｐを出力する例を示している。この多次元ルックアップテーブルの構築はあらかじめ調べられた色復元情報を元に作成してもよいし、また、操作者が元画像の特定領域の色を望ましい色に指定する操作を繰り返して構築してもよい。
【００２０】
明度生成部１０５の出力をLｏ‘、置換色情報１０４の出力をａｐｂｐとすると、合成部１０６の合成によって復元後の均等色空間信号（Ｌｏ‘、ａｐ、ｂｐ）が得られる。画像出力部１０７においてこの均等色空間信号（Ｌｏ‘、ａｐ、ｂｐ）を例えば数２の演算によってＲＧＢデータに変換して出力する。数２は数１の変換演算を逆にたどる演算である。
【００２１】
以上のようにして、元画像の明度情報が復元結果に反映されるので、元画像のもつ陰影や描画タッチを保存しつつ色情報に関しては本来の色に復元された処理結果が得られる。
【実施例２】
【００２２】
図４に本発明の係る画像処理方法の別の実施例の簡単な構成を示す。図４において４００の明度差演算部は実際の復元処理の前にあらかじめ実行される部位であり、元画像の全体の明度情報の平均値と色置換後のそれぞれの色すべての明度情報の平均値との差分を求める演算が行われる。
【００２３】
明度差演算部４００では画像入力部からの画像信号から明度／色分離処理１０１によって分離された元画像明度情報Ｌｏを累積し、全体の画素数で除することで元画像平均明度情報４０１を得る。一方で、色置換部にて置き換えられた置換色に対応する明度情報Ｌｎを累積し、同様に全体の画素数で除することで置換色平均明度情報４０２を得る。さらに平均値差分演算部４０３では置換色平均明度情報から元画像平均明度情報を減算することで平均値差分情報Ｍｓを得る。上記演算処理を数３に示す。上記処理は画像中の着目画素を例えば画面左上から右下に向かう方向に順番に処理し全画像を走査した時点で完了する。
【００２４】
あらかじめ実行された明度差演算部４００で求められた平均値差分情報Ｍｓは実施例１の明度生成部１０５に送られる。実施例１では明度生成部の処理はルックアップテーブルを使用した階調変換を行っていたが、実施例２では元画像明度情報をＬｏとすると、明度生成部にて新たに求められる明度情報Ｌｏ‘は数４に示すように平均値差分情報Ｍｓが加算されたものとなる。
【００２５】
上記処理の結果、合成部１０６にて合成される明度情報は元画像の階調分布を保存しつつその平均値が置換した色すべての明度情報の平均値と同じ値になるために、実施例１のようにあらかじめルックアップテーブルを構築しなくても元画像のもつ陰影や描画タッチを保存しつつ置換した色の明度の再現が可能となり、好ましい復元結果が得られる。
【実施例３】
【００２６】
図５に本発明の係る画像処理方法の別の実施例の簡単な構成を示す。図５おいて５００の置換色別明度差演算部は実際の復元処理の前にあらかじめ実行される部位であり、置換される色が複数ある場合、複数の色置換情報５０３のそれぞれに対応する元画像の領域内の元画像明度情報５０１の平均値を求め、複数の色置換情報５０３に対応する置換色明度情報５０２との差分を求める処理が行われ置換色別の明度差分リストが作成される。
【００２７】
上記処理のうち差分演算とリスト作成は５０４の置換色別差分演算／リスト作成部で実行され、実施例２と同様に画像中の着目画素を例えば画面左上から右下に向かう方向に順番に処理し全画像を走査した時点で完了する。作成される置換色別差分リストの例を図６に示す。このリストではｍ種類の置換色が復元に用いられてるとしている。
【００２８】
置換色別差分リストには図６のリストに示すように、置換色情報ａｉｂｉのそれぞれに対して置換明度情報Ｌｎｉ、および、置換色情報ａｉｂｉで置換された元画像の領域の元画像平均明度情報Ｌｏｉ、それらを用いて算出された置換色別の明度差分情報Ｍｓｉが定義されている。
【００２９】
あらかじめ置換色別明度差演算部５００で求められた置換色別差分リスト６００は実際の色復元処理の時に明度生成部１０５にて参照される。すなわち画素単位で求められた置換色情報から置換色別差分リスト６００を参照してその置換色の場合の差分明度値を求め、元画像明度情報１０３に加算して新たな明度情報とする。演算は実施例２と同じで数４に示すとおりであるが、この演算が置換色の種別ごとに独立に行われることになる。
【００３０】
上記処理の結果、合成部１０６にて合成される明度情報は置換された同一の色情報の領域ごとに元画像の階調分布を保存しつつその平均値が置換した色ごとの明度情報と同じ値になるために、実施例１のようにあらかじめルックアップテーブルを構築しなくても元画像のもつ陰影や描画タッチを保存しつつ置換した色ごとの明度の再現が可能となり、好ましい復元結果が得られる。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
【数２】
2007081525.tif 000004
【００３３】
【数３】
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【００３４】
【数４】
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【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は色が劣化した対象のデジタル画像から本来の色を復元する際に、元画像の陰影や描画タッチの保存と色の復元を両立して行えるので、例えば文化財の色復元や退色した写真などの色復元に対して良好な結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の画像処理方法に関する簡単な構成図である。（実施例１）
【図２】明度生成部の階調変換を行うルックアップテーブルである。
【図３】色置換を行うための多次元ルックアップテーブルである。
【図４】本発明の画像処理方法に関する簡単な構成図である。（実施例２）
【図５】本発明の画像処理方法に関する簡単な構成図である。（実施例３）
【図６】実施例３で参照される置換色別明度差分リストである。
【符号の説明】
【００３７】
１００  画像入力部
１０１  明度／色分離処理
１０２  色置換部
１０３  元画像明度情報
１０４  置換色情報
１０５  明度生成部
１０６  合成部
１０７  画像出力部
４００  明度差演算部
４０１  元画像平均明度情報
４０２  置換色平均明度情報
４０３  平均値差分演算
５００  置換色別明度差演算部
５０１  元画像明度情報
５０２  置換色明度情報
５０３  置換色情報
５０４  置換色別差分演算／リスト作成部
６００  置換色別明度差分リスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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