(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル画像を改善する方法であって、
ディスプレイ上の位置を表わすよう添字が付され、各ｉ番目のスペクトル帯域における各位置（ｘ，ｙ）に対する強度値Ｉi（ｘ，ｙ）を示すディジタルデータを与える段階と、
Ｓを該ディジタルデータに含まれるユニークなスペクトル帯域の数とし、各ｎについて、Ｗnを重み係数、Ｆn（ｘ，ｙ）を該各位置（ｘ，ｙ）に適用されるユニークな周辺視野関数とし、Ｎをユニークな周辺視野関数の総数とすると、各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する調整された強度値を生成するよう、
0004036391.tif 000012
によって各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する該強度値を調整する段階と、
各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する該調整された強度値を共通関数でフィルタリングする段階と、
該各位置に対してそのようにしてフィルタリングされた各ｉ番目のスペクトル帯域に対して該調整された強度値に基づいて改善されたディジタル画像を表示する段階とを含む方法。
【請求項２】
各該ユニークな周辺視野関数はガウス関数である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該ガウス関数は、以下の関係式、
0004036391.tif 000013
を満たす
0004036391.tif 000014
の形であって、式中、
0004036391.tif 000015
とし、各ｎについて、ｋnは正規化定数とし、ｃnは該Ｎ個のユニークな周辺視野関数の夫々に対するユニークな定数とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
該表示する段階の前に、各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する該調整された強度値を、Ｂを定数とすると、
0004036391.tif 000016
によって乗算する段階を更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
該各位置（ｘ，ｙ）は該ディスプレイの画素を決める、請求項１記載の方法。
【請求項６】
各ｎについて、Ｗn＝１／Ｎである、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ディジタル画像を改善する方法であって、
Ｊ行×Ｋ列ディスプレイの複数の画素の位置を表わすよう添字が付され、ｘを該ディスプレイのＪ番目の行の位置の添字、ｙを該ディスプレイのＫ番目の列の位置の添字とすると、該複数の画素の夫々に対する強度値Ｉ（ｘ，ｙ）を示すディジタルデータを与える段階と、
0004036391.tif 000017
とし、ｋを正規化定数としｃを定数とすると、該複数の画素の夫々に対して離散畳み込み値を形成するよう、以下の関係式
0004036391.tif 000018
を満たす関数
0004036391.tif 000019
によって該複数の画素の夫々に関連する該ディジタルデータを畳み込みする段階と、
該複数の画素の夫々に対して、該離散畳み込み値を対数ドメインへ変換する段階と、
該複数の画素の夫々に対して、該強度値を対数ドメインへ変換する段階と、
該複数の画素の夫々に対して、そのように対数ドメインへ変換された該強度値からそのようにして対数ドメインへ変換された離散畳み込み値を減算し、該複数の画素の夫々に対して調整された強度値を生成する段階と、
該複数の画素に対して同一の関数によって該複数の画素の夫々に対する該調整された強度値をフィルタリングする段階と、
該複数の画素の夫々に対してそのようにフィルタリングされた該調整された強度値に基づいて改善されたディジタル画像を表示する段階とを有する方法。
【請求項８】
該定数ｃの値はＪ及びＫのうち大きい方の約０．０１乃至約０．５の範囲にあるよう選択される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
ディジタル画像を改善する方法であって、
Ｊ行×Ｋ列ディスプレイの複数の画素の位置を表わすよう添字が付され、ｘを該ディスプレイのＪ番目の行の位置の添字、ｙを該ディスプレイのＫ番目の列の位置の添字とすると、該複数の画素の夫々に対する各ｉ番目のスペクトル帯域に対する強度値Ｉi（ｘ，ｙ）を示すディジタルデータを与える段階と、
各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対してｎ＝２乃至ＮについてＮ個の離散畳み込み値を形成するよう、各ｎについて、
0004036391.tif 000020
とし、ｋnを正規化定数としｃnを定数とすると、
以下の関係式
0004036391.tif 000021
を満たす関数
0004036391.tif 000022
によって各ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に関連する該ディジタルデータを畳み込みする段階と、
各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対して、該Ｎ個の離散畳み込み値の夫々を対数ドメインへ変換する段階と、
各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対して、該強度値を対数ドメインへ変換する段階と、
各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対して、そのように対数ドメインへ変換された該強度値からそのようにして対数ドメインへ変換された該Ｎ個の離散畳み込み値の夫々を減算し、該Ｎ個の畳み込み値の夫々に基づいて各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対して調整された強度値を生成する段階と、
該調整された強度値を使用して各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対して重み付き和を形成する段階と、
各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素に対して同一の関数によって各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対する該重み付き和をフィルタリングする段階と、
各該ｉ番目のスペクトル帯域における該複数の画素の夫々に対してそのようにフィルタリングされた該重み付き和に基づいて改善されたディジタル画像を表示する段階とを有する方法。
【請求項１０】
各該ユニークな定数ｃnの値はＪ及びＫのうち大きい方の約０．０１乃至約０．５の範囲にあるよう選択される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
該表示する段階の前に、各ｉ番目のスペクトル帯域における該各複数の画素の夫々に対する該重み付き和を、Ｂを定数とし、Ｓを２以上の整数であって該ディジタルデータに含まれるスペクトル帯域の総数を定義する数とすると、
0004036391.tif 000023
によって乗算する段階を更に有する、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
ディジタル画像を改善する方法であって、
ディスプレイ上の位置を表わすよう添字が付され、各ｉ番目のスペクトル帯域における各位置（ｘ，ｙ）に対する強度値Ｉi（ｘ，ｙ）を示すディジタルデータを与える段階と、
Ｓを２以上の整数であって該ディジタルデータに含まれるユニークなスペクトル帯域の数とし、
0004036391.tif 000024
とし、各ｎについて、Ｗnを重み係数とし、各ｎについて、ｋnを正規化定数としｃnを定数とすると、Ｆn（ｘ，ｙ）を、
以下の関係式
0004036391.tif 000025
を満たす関数
0004036391.tif 000026
の形のユニークな周辺視野関数とし、Ｎをユニークな周辺視野関数の総数とすると、
0004036391.tif 000027
によって各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する調整された強度値を生成するよう、各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する該強度値を調整する段階と、
各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する該調整された強度値を共通関数でフィルタリングする段階と、
各ｉ番目のスペクトル帯域における該各位置に対する該調整された強度値を、Ｂを定数とすると、
0004036391.tif 000028
によって乗算する段階と、
該各位置に対してそのようにしてフィルタリングされそのように乗算された各ｉ番目のスペクトル帯域に対して該調整された強度値に基づいて改善されたディジタル画像を表示する段階とを含む方法。
【請求項１３】
各ｎについて、Ｗn＝１／Ｎである、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
各該ユニークな定数ｃnの値はＪ及びＫのうち大きい方の約０．０１乃至約０．５の範囲にあるよう選択される、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
政府利益の宣言
本発明はＮＡＳＡによって与えられたＮＡＳ１−１９６０３号契約下で政府の援助によってなされた。政府は本発明について一定の権利を有する。
発明の分野
本発明は概して画像処理に関し、更に特定的にはディジタル画像のためのダイナミックレンジ圧縮、色安定度及び色表現を改善する方法に関する。
発明の背景
カラー画像は、シーンの直接観察と比較したときシーンの照明条件による２つの主な制限を有する。第１に、写真カメラ及び電子カメラによって捕捉及び表示された画像は影のかかった区域では細部及び色のかなりの損失を被る。これはダイナミックレンジ問題として知られている。第２に、画像は光源のスペクトル分布が変化したとき、色歪みを受ける。これは色安定度問題として知られる。（非光学イメージングを含む非カラーイメージングでは、問題はより単純になり主にダイナミックレンジ圧縮のうちの１つ、即ちシーン全体に亘って大きく変化しうる広い範囲の平均信号レベルに亘る細部及び明度値の捕捉及び表現である。）
ＣＣＤ検出器アレーに基づく電子カメラは、２５００：１のオーダの広いダイナミックレンジに亘って画像データを獲得することが可能である。このレンジはシーン中の殆どの照明の変化を処理するのに適しており、レンズアパーチャの変化は通常シーン間の照明の変化を達成するために使用される。しかし典型的には、このダイナミックレンジは画像がディジタル化されたとき、又は印刷及び表示媒体のはるかに狭いダイナミックレンジを経験したときに失われる。例えば、殆どの画像は８ビット／色帯域（２５６グレーレベル／色帯域）へディジタル化され、殆どの表示及び印刷媒体は更に５０：１のダイナミックレンジに制限される。
色安定度問題の一般的に経験される例は、昼光と人工（例えばタングステン）光との間のスペクトル差であり、これは撮影者に対して照明のスペクトルシフトを補償するためにフィルム、フィルタ及び処理のある組み合わせへシフトすることを要求するのに充分に強い。。フィルムカメラを使用する撮影者はフィルムのタイプを照明条件のスペクトル変化に略一致させようとすることができるが、ディジタルカメラは完全にフィルタに依存せねばならない。しかしながら、これらの補償方法はダイナミックレンジ圧縮を全く与えず、従って影の中の細部及び色は失われるか又は人間である観察者が実際に見ることができるのと比較してかなり減衰される。
カラー及び非カラー画像処理において経験される他の問題は、色／明度表現として知られる。この問題は、処理された画像を観察されるものと一致させようとすることから生じ、（１）大きな均一区域中に「グレーイング」を形成し高コントラストエッジを形成するよう画像の大きな均一領域が隣接する部分で特に顕著である明度及びカラー「ハロー」アーティファクトと、（２）画像のグローバル「グレーアウト」を生ずるグレーワールド想定のグローバル違反（例えば全面赤色のスクリーン）とからなる。
人間の視覚はこれらの様々なイメージングの欠点を受けないため、人間の視覚に基づいた機械を作ることが合理的である。人間の視覚を中心とした中央視野／周辺視野レティネックスの概念は、Edwin Landによって「An Alternative Technique for the Computation of the Designator in the Retinex Theory of Color Vision」、National Academy of Science紀要、第84巻第3078乃至3080頁、1986年で紹介されている。Landは初期のレティネックスの概念を「Color Vision and The Natural Image」、National Academy of Science紀要、第45巻第115乃至129頁、1959年に開示されるものに頼ったが、これらを視覚の神経生理学のいくつかの発見と調和させた。全てのレティネックス概念は人間の色知覚の模型であると意図された。初期のレティネックスの概念は、画像空間に亘る「ランダムウオーク」及び画像境界が交差したときの計算のリセットを含む。Landの1986年の人間の視覚のレティネックス概念は、中央視野が２乃至４アーク分の直径で、周辺視野が中央視野の約２００乃至２５０倍の直径を有する逆二乗関数である中央視野／周辺視野空間計算として提案された。
Landの人間の視覚の原理の画像処理への適用は従来の技術において試みられている。例えば、人間の視覚のダイナミックレンジ圧縮を模倣するため、アナログＶＬＳＩシリコンチップ中における集積処理を伴う検出器アレーは周辺視野形成の前に対数変換を使用した。これについては「Analog VLSI and Neural Systems」, C.Mead, Addison-Wesley, Reading, MA,1989を参照のこと。色安定度を改善させるためのアナログＶＬＳＩ技術におけるカラーレティネックスの実施は、Moore外により、「A Real-time Neural System for Color Constancy」, IEEEニューラルネットワークに関する紀要、第２巻、第237乃至247頁、1991年３月の中で提案されている。Moore外によれば、周辺視野関数は指数関数であり、画像の表示の前の最終的な処理は全ての３つの色帯域の信号値に亘って絶対最大及び最小を見つけることでそれ自体を設定する可変利得調整の使用を必要とした。しかしながら従来の技術は、ダイナミックレンジ圧縮、シーン光源のスペクトル分布からの色独立性及び色／明度表現の改善を同時に達成させる画像処理技術を開発していない。
発明の概要
従って、本発明は、カラー及び非カラー画像の両方に対するディジタルデータと共に形成される画像を改善する方法を提供することを目的とする。
本発明は、ダイナミックレンジ圧縮、シーン光源のスペクトル分布からの色独立性及び色／明度表現を改善する方法を提供することを更なる目的とする。
本発明は、シーン全体に亘って全ての種類及びレベルの照明で、画像が人間の視覚によって知覚されるのと同様に見えるよう、ディジタル画像を改善する方法を提供することを更なる目的とする。
本発明の他の目的及び利点は以下の説明及び図面より更に明らかとなろう。
本発明によれば、ディジタル画像を改善する方法が提供される。画像は最初はディスプレイ上の位置を表わすよう添字を付されたディジタルデータによって表わされる。ディジタルデータは各ｉ番目のスペクトル帯域における各位置（ｘ，ｙ）に対する強度値Ｉi（ｘ，ｙ）を示す。各ｉ番目のスペクトル帯域における各位置に対する強度値は、各ｉ番目のスペクトル帯域における各位置に対する調整された強度値を生成するよう、Ｗnを重み係数、「＊」を畳み込み演算子、Ｓをユニークなスペクトル帯域の総数とすると、
0004036391.tif 000002
によって調整される。各ｎについて、関数Ｆn（ｘ，ｙ）は各位置（ｘ，ｙ）に適用されるユニークな周囲視野関数であり、Ｎはユニークな周囲視野関数の総数である。各ユニークな周囲視野関数はディジタル画像の幾つかの面、例えばダイナミックレンジ圧縮、色安定度及び明度表現を改善するようスケーリングされている。各ｉ番目のスペクトル帯域における各位置に対する調整された強度値は、共通の関数でフィルタリングされる。改善されたディジタル画像は表示されえ、各位置に対してそのようにフィルタリングされた各ｉ番目のスペクトル帯域に対する調整された強度値に基づく。カラー画像では、人間の観察に非常によく一致する実物そのままの画像を与えるよう新規な色復元段階が付加される。
【図面の簡単な説明】
図１は、画像がダイナミックレンジ圧縮、明度表現、又はこれら２つの画像規準の間の平衡に関して改善されうる本発明の方法の第１の実施例を実行するのに使用されるシステムを概略的に示す図であり、
図２は、画像がダイナミックレンジ圧縮及び明度表現の両方に関して同時に改善される本発明の方法の第２の実施例を実行するのに使用されるシステム概略的に示す図であり、
図３は本発明の第３の実施例により色復元処理能力を組み込むよう更に改善された図２のシステムを概略的に示す図である。
発明の詳細な説明
ここで図面を参照し、特に図１を参照するに、本発明の方法の第１の実施例を実行するシステム１００が図示されている。方法のこの実施例を使用すると、画像改善は特に、ダイナミックレンジ圧縮、明度表現、又はこれらの２つの画像性能規準の間の平衡について行われうる。例として、第１の実施例を非カラーディジタル画像に関するものとして説明する。しかしながら、本発明の方法は以下詳述されるようにカラー画像に対して拡張されうる。システム１００は、ディスプレイ１６上に表示されるべき画像中の特定位置（ｘ，ｙ）における強度Ｉを表わすよう添字を付されたディジタルデータの形の画像データを出力することが可能なディジタル撮像装置、例えばカメラからなる。本発明の目的のために、画像中の「位置」はディスプレイ１６の１つの画素よりも大きくない。しかしながら例として、ここでは各位置（ｘ，ｙ）はＪ行×Ｋ列ディスプレイであるディスプレイ１６の単一の行／列画素位置を示すと仮定する。以下詳述されるように、各画素の強度即ちＩ（ｘ，ｙ）は本発明によりプロセッサ１２及びフィルタ１４によって調整されフィルタリングされる。
画素毎に、プロセッサ１２はＩ’（ｘ，ｙ）を得るため、Ｆ（ｘ，ｙ）を周辺視野関数とし、「＊」は畳み込み演算を示すとすると、強度Ｉ（ｘ，ｙ）を、
0004036391.tif 000003
に従って調整する。自然視覚理学、即ち近似対数光受容体応答に密接に関連する従来技術の処理スキームは、対数応答の配置に関しては概して重要ではないとしていることに注意すべきである。しかしながら、周辺視野関数の前に対数関数が取られれば、［ｌｏｇ  Ｉ（ｘ，ｙ）＊Ｆ（ｘ，ｙ）］の結果として得られる離散畳み込みは、Ｉ（ｘ，ｙ）の重み付き積と等しくなるが、一方、式（１）の第２項は重み付き和を生成する。これは、Ｆ（ｘ，ｙ）が
0004036391.tif 000004
であり、相乗平均のように丁度ｎ個の数のｎ乗根を与えるよう選択される場合を除き、相加平均と相乗平均との差に密接に関連する。値ｋは正規化定数である。対数演算は大きな領域的な平均値に対する点毎の比率を生成することを全ての目的とするため、本方法の式（１）の形は画像処理のために重要である。
周辺視野関数Ｆ（ｘ，ｙ）は、各画素の位置は「領域的」寄与によって最も影響されることを認識すると共に、各画素位置における「グローバルな」寄与を考慮せねばならない。これらの寄与を両方とも満たすことが周辺視野関数の目標となる。本発明の望ましい周辺視野関数は、ガウス状の
0004036391.tif 000005
となり、ここで、
0004036391.tif 000006
とし、ｃは各画素の強度Ｉ（ｘ，ｙ）の調整がダイナミックレンジ圧縮又は改善された明度表現のいずれかについて最適化されているかどうかを決定する定数とする。
概して、定数ｃはディスプレイ１６の最も大きな（画素）寸法の約１乃至５０％の範囲であるよう選択される。例えば、ディスプレイ１６が１０２４×７６８ピクセルのＪ×Ｋ解像度を有するとき、定数ｃは約１０乃至５１２の範囲にある。ダイナミックレンジ圧縮の改善を強調するために、より小さな値の、即ちＪ又はＫのうち大きい方の約１乃至２０％の範囲にあるｃが使用される。明度表現を強調するには、より大きな値の、即ちＪ又はＫのうち大きい方の約４０乃至５０％の範囲にあるｃが使用される。この２つの性能規準の間の平衡を達するため、第１の実施例に使用される定数ｃはＪ又はＫのうち大きい方の約１５乃至４０％の範囲にある。この中間の範囲は、影がかなり補償され、表現が画質の許容可能な水準を達成する適当な解決であることに注意すべきである。これは影の処理がそれらの空間的な範囲によって影響を受けるという点で、人間の視覚の知覚と質的に一致する。従って、より大きな影はより補償され（より暗くされ）、一方より小さな影はあまり補償されずに（より黒くあまりよく見えない内部細部と共に）現れる。従って、狭いダイナミック画像では、一般的に単一スケール（即ち定数ｃに対して単一の値）のレティネックスアプローチで充分である。
調整された強度値Ｉ’（ｘ，ｙ）はディスプレイ１６によって使用されるレティネックス出力Ｒ（ｘ，ｙ）を生成するためにフィルタ１４によってフィルタリングされねばならない。フィルタ１４はＩ’（ｘ，ｙ）を対数ドメインからディスプレイ１６によって解釈されうるＲ（ｘ，ｙ）のディジタルドメインへ変換するためにオフセット及び利得関数を適用する。例えば、ディスプレイ１６が８ビットカラーモニタであれば、フィルタ１４は、各Ｉ’（ｘ，ｙ）を０乃至２５５のディジタル値へ変換せねばならない。本方法の大きな利点は、フィルタ１４が全ての画素に対して同一のオフセット及び利得関数を適用することである。従って、方法全体は全ての画像に対する適用に共通である。これはディジタル画像改善に関する処理の複雑性及びコストを大きく簡単化する。
式（１）から、色安定度、即ち単一光源スペクトル分布からの独立性は、ＤS（ｘ，ｙ）を光源の照明の空間的分布とし、ＤR（ｘ，ｙ）をシーンの反射の分布とすると、
0004036391.tif 000007
であるため、かなり完全である。関連するレティネックス出力Ｒ（ｘ，ｙ）はまた、下付文字「ａｖｇ」は各項の空間的に重み付けされた平均値を示すとすると、
0004036391.tif 000008
と書くことができる。ＤS≒ＤSavgであるかぎり、空間的照明の寄与は打ち消し合う。これが厳密に成り立たない場合でも、反射率関係ｌｏｇ（ＤS／ＤSavg）は照明変化を支配するはずである。上述の考察は画像の各スペクトル帯域に対して成り立つ。
ここで図２を参照するに、本発明の方法の第２の実施例を実行するシステム２００が図示されている。第２の実施例では、画像のダイナミックレンジ圧縮及び明度表現の両方を同時に改善することが可能である。例示として、第２の実施例をカラーディジタル画像に関して説明するが、これは非カラー画像を改善するためにも使用されうる。システム２００の動作は標準的な色三重線赤、緑及び青を含みうる。しかしながら、このアプローチはカラー画像を現像するのに使用されうる多数のスペクトル帯域へ拡張されうる。従って、ディジタル撮像装置２０は、ディスプレイ２６上に表示されるべき画素よりも大きくない各位置でスペクトル帯域の夫々のためのディジタル画像データを出力するとして図示されている。Ｓがユニークなスペクトル帯域の全体の数を定義するとき、ディジタル撮像装置２０から各ｉ番目のスペクトル帯域（例えば、Ｉ1（ｘ，ｙ），Ｉ2（ｘ，ｙ），．．．Ｉi（ｘ，ｙ），．．．，ＩS（ｘ，ｙ））の強度が得られる。
上述の単一スケールレティネックスアプローチと同様、プロセッサ２２は画素毎に式（１）、（３）及び（４）を適用する。しかしながら、単一スケールアプローチとは違い、各画素の強度は（各スペクトル帯域において）多数のＮ回調整され、定数ｃは周辺視野関数Ｆ（ｘ，ｙ）が（各スペクトル帯域の）画素にｎ回適用されるごとにユニークに選択される。従って、ｃnを式（１）のＮ回の適用の夫々のユニークな定数とすると、式（３）の望ましいガウス周辺視野関数は一般的に、
0004036391.tif 000009
と書き直すことができる。概して、ｃの夫々の値は上述のようにディスプレイ２６の大きい方の画素寸法の約１乃至５０％の間でありうる。しかしながらこの多スケールアプローチでは、各スペクトル帯域の中の各画素の強度を調整するのにｃnのＮ個のユニークな値が使用されうる。例えば、Ｎ＝３であれば、ｃnの３つの値は、第１の定数ｃ1はダイナミックレンジ圧縮を最適化し、第２の定数ｃ2は表現を最適化し、第３の定数ｃ3は第１及び第２の定数値の間であるよう選択されうる。
結果として得られる強度に対する調整は、乗算器２３において係数Ｗnによって夫々重み付けされ、次に各スペクトル帯域について加算器２４において加算される。従って、概して、Ｗnを重み係数とし、Ｆn（ｘ、ｙ）は式（７）中の定数ｃnの選択によって支配されるユニークにスケールされた（ガウス）周囲視界関数を表わし、Ｓをユニークなスペクトル帯域の総数とすると、プロセッサ２２，乗算器２３及び加算器２４によって適用される多スケール方法は、
0004036391.tif 000010
と書くことができる。重み係数Ｗnは各ｃnについて同一の単純平均、例えば１／Ｎであるか、又は特定の適用に対してある性能規準を他の性能規準よりも強調するために各ｃnについてユニークでありうる。単一スケールアプローチと同様、加算器２４からの重み付き和は、ディスプレイ２６によって使用可能なディジタルデータへ変換されるよう、フィルタ２５において同一のオフセット及び利得関数によってフィルタリングされる。
上述のように、単一スケール方法は、ダイナミックレンジ圧縮と明度表現とを結合する能力に制限され、更に画像の病理学的なクラスの良い色表現を生成することができず、即ちいわゆるグレーワールド違反である。しかしながら、本発明の多スケールによる面は実質的なダイナミックレンジ圧縮と良い明度表現とを統合する。それでも、多スケールレティネックス方法はそれ自体では画像に対する良い色表現を生成することができず、グレーワールド想定に違反する。従って、本発明の第３の実施例は、欠けている可能性を達成するよう方法に色復元を付加する。色復元方法は、上述において病理的であるとされた画像のクラスに対しても色安定度をあまり犠牲にせずに良い色表現を生成する。色復元を伴う多スケールレティネックス方法は、試験シーンを処理された画像と比較したとき、人間の観察に近い近似を達成することができた。
図３は、色復元の方法を実施するシステムを示す図であり、システム３００は新規な色復元段階を実施するのに必要な装置を組み込んだシステム２００の変更を示す。更に特定的には、Ｂを視覚された色飽和の量を制御する全てのスペクトル帯域について同一の定数とし、Ｓを使用されるスペクトル帯域の総数を示す整数、例えば、標準的な三重線赤、緑、青ではＳ＝３とすると、乗算器２４のうちの１つから出力される各スペクトル帯域に対する夫々の平均された和は更に、
0004036391.tif 000011
の形の利得を有する夫々のフィルタ２８1，．．．，２８i，．．．，２８Sにおいて乗算される。
本発明は様々な適用において実施されうる。本発明は事後の画像の強調のためにコンピュータにおけるツールとして使用されうる。しかしながら、この実施例は典型的な８ビットカラーディジタル画像フォーマットの既に限定されたダイナミックレンジによって制限される。経験的な結果は、シーンの弱く照明された部分の細部及び色の強調と、露光不足の像に対する自動露光修正と、昼光カラーフィルムで撮影されたタングステン照明されたシーンといった光源色欠陥の修正とに対する重大な有用な使用可能性を示す。従って本方法は、ディジタル写真処理、異なる表示媒体用の画像強調及びデスクトップ出版といったパーソナル又はプロフェッショナルなニーズのためのツールとしての用途を見出す。この実施例はまた、容易に解釈可能な可視表現を与えることによってリモートセンシングデータの商用化を改善するかなりの潜在性を有する。
第２の実施例は、８ビットディジタルカラーカメラ又は広いダイナミックレンジ（望ましくは１０乃至１２ビット／色チャネル）のカラー電子カメラのいずれかで使用されるよう設計された特殊目的プロセッサにおいて本方法を使用する。広いダイナミックレンジの実施例では、結合されたカメラ及び処理性能は人間の視覚観察に近づき、非常に広いレンジの照明条件に亘って（画像フレームの中を含む）色及び細部を容易に引き出す結果としての画像を生成する。
第３の実施例は本方法をコンピュータチップを埋め込まれたスマートカラーカメラの現像に使用する。単一又は多スケールレティネックス処理を実行しうるこれらのチップは、設計時の相対的な性能に依存してアナログ又はディジタルＶＬＳＩのいずれかでありうる。
第４の実施例は、ノイズを減少させ感度及びダイナミックレンジを増加させるために熱電又は極低温冷却器を使用する低光レベルの電子カメラでレティネックス計算を実行するために別個のハードウエアプロセッサ又は埋込コンピュータチップのいずれかにおいて本方法を使用する。本実施例は、人間の視覚性能条件を超える、即ち特に夜明け早く／夕方遅く／月明かり／薄暗い室内といった低い周囲光レベルにおいて高画質のカラー画像を生成するはずである。
多スケールアプローチはまたダイナミックレンジ圧縮及びトーン表現を達成するため白黒撮像で使用されうる。これは医療Ｘ線画像及び空中写真で試験されており、Ｘ線において解剖学的特徴の改善された視覚化を、空中写真においてて陰影アーティファクトを除去することを達成している。
本発明は多数の利点を有する。ここに記載される特徴の全てを実施した場合、色復元を伴う多スケールレティネックスと従来の画像強調技術（例えば、ヒストグラム均等化、単純利得／オフセット演算及びガンマ非線形性）とを比較すると、本方法を使用した性能の方がはるかに優れていることを示す。制御パラメータは、いったん出力が特定の表示装置のために調整されると入力シーンとは独立である。従って、本発明による方法は強固且つ自動的である。
本発明はその特定的な実施例に関して説明されたが、上述の記載より当業者によって容易に明らかとなる多くの変形及び変更がある。従って、添付の請求項の範囲で、本発明は特に説明された例の他にも実施されうることが理解されるべきである。
請求の範囲に記載される事項は、新規であり米国特許によって保護されることが望まれる。
【図１】
0004036391.tif 000029
【図２】
0004036391.tif 000030
【図３】
0004036391.tif 000031