(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報の記録された透過原稿から前記画像情報の画素毎にＲＧＢ信号を読み取る画像処理装置であって、
前記ＲＧＢ信号に基づいてＲＧＢ各色毎にヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段で作成したヒストグラムからＲＧＢ各色毎に信号出力値の最大値及び最小値を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出したＲＧＢ各色毎の信号出力値の最大値及び最小値を示す画素の位置を検出し、前記検出された画素の位置を比較し、当該画素の位置が所定の割合以上で一致しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段で所定の割合以上で一致していると判別された場合には、前記最大値をハイライト側の基準信号値に、前記最小値をシャドウ側の基準信号値に設定し、前記判別手段で所定の割合以上で一致していると判別されない場合には、予め設定された値をハイライト側とシャドウ側の基準信号値に設定する設定手段と、
前記設定手段で設定されたハイライト側とシャドウ側の基準信号値に基づいて前記画像情報を階調変換するための階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
画像情報の記録された透過原稿から前記画像情報の画素毎にＲＧＢ信号を読み取る画像処理装置の画像処理方法であって、
前記ＲＧＢ信号に基づいてＲＧＢ各色毎にヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
前記ヒストグラム作成工程で作成したヒストグラムからＲＧＢ各色毎に信号出力値の最大値及び最小値を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出したＲＧＢ各色毎の信号出力値の最大値及び最小値を示す画素の位置を検出し、前記検出された画素の位置を比較し、当該画素の位置が所定の割合以上で一致しているか否かを判別する判別工程と、
前記判別工程で所定の割合以上で一致していると判別された場合には、前記最大値をハイライト側の基準信号値に、前記最小値をシャドウ側の基準信号値に設定し、前記判別工程で所定の割合以上で一致していると判別されない場合には、予め設定された値をハイライト側とシャドウ側の基準信号値に設定する設定工程と、
前記設定工程で設定されたハイライト側とシャドウ側の基準信号値に基づいて前記画像情報を階調変換するための階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、画像情報を変換するための階調変換曲線の基礎となる基準信号値を設定する画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像処理装置において、画像情報のホワイトバランス、及びシャドウバランスを調整するために用いられる階調変換曲線は、図７に示すように基準信号値により設定される。基準信号値は、シャドウ側基準信号値とハイライト側基準信号値の２つが存在し、これらは、階調変換曲線の作成時における出力画像の最小値、最大値に対応している。つまり、シャドウ側基準信号値が入力されたときに出力最小値が出力され、ハイライト側基準信号値が入力されたときに出力最大値が出力されるように階調変換曲線が作成されている。
【０００３】
従来の入力画像を変換する階調変換曲線が通る基準信号値を求める方法として、特開昭６０−８７５９４号公報等があり、ここでは入力信号の各色成分ＲＧＢを重み付け加算した輝度信号について累積ヒストグラムを作成し、予め設定した所定の累積度数（例えば１％、９９％など）にそれぞれ対応する輝度信号値を基準信号値に設定し、それら設定値を各色共通に使用して階調変換曲線を作成している。また、特開昭６０−８７５９５号公報においては、各色成分ＲＧＢ毎に累積ヒストグラムを作成し、これら累積ヒストグラムよりＲＧＢ毎に基準信号値を設定し、階調変換曲線を作成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像の基準信号値を設定する方法は、入力された画像のハイライト位置（白部分）、シャドウ位置（黒部分）を出力画像のハイライト位置、シャドウ位置と一致させていたため、入力画像に白部分又は黒部分が存在しない場合、白及び黒でない部分を誤ってハイライト位置、シャドウ位置に設定してしまうという不都合が生じていた。
【０００５】
本発明は、画像情報のハイライト位置、シャドウ位置を適切に判別し、誤った基準信号値による階調変換曲線の作成を防止することができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の画像処理装置は、画像情報の記録された透過原稿から前記画像情報の画素毎にＲＧＢ信号を読み取る画像処理装置であって、前記ＲＧＢ信号に基づいてＲＧＢ各色毎にヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラム作成手段で作成したヒストグラムからＲＧＢ各色毎に信号出力値の最大値及び最小値を算出する算出手段と、前記算出手段で算出したＲＧＢ各色毎の信号出力値の最大値及び最小値を示す画素の位置を検出し、前記検出された画素の位置を比較し、当該画素の位置が所定の割合以上で一致しているか否かを判別する判別手段と、前記判別手段で所定の割合以上で一致していると判別された場合には、前記最大値をハイライト側の基準信号値に、前記最小値をシャドウ側の基準信号値に設定し、前記判別手段で所定の割合以上で一致していると判別されない場合には、予め設定された値をハイライト側とシャドウ側の基準信号値に設定する設定手段と、前記設定手段で設定されたハイライト側とシャドウ側の基準信号値に基づいて前記画像情報を階調変換するための階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項２記載の画像処理方法によれば、画像情報の記録された透過原稿から前記画像情報の画素毎にＲＧＢ信号を読み取る画像処理装置の画像処理方法であって、前記ＲＧＢ信号に基づいてＲＧＢ各色毎にヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、前記ヒストグラム作成工程で作成したヒストグラムからＲＧＢ各色毎に信号出力値の最大値及び最小値を算出する算出工程と、前記算出工程で算出したＲＧＢ各色毎の信号出力値の最大値及び最小値を示す画素の位置を検出し、前記検出された画素の位置を比較し、当該画素の位置が所定の割合以上で一致しているか否かを判別する判別工程と、前記判別工程で所定の割合以上で一致していると判別された場合には、前記最大値をハイライト側の基準信号値に、前記最小値をシャドウ側の基準信号値に設定し、前記判別工程で所定の割合以上で一致していると判別されない場合には、予め設定された値をハイライト側とシャドウ側の基準信号値に設定する設定工程と、前記設定工程で設定されたハイライト側とシャドウ側の基準信号値に基づいて前記画像情報を階調変換するための階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置の構成を図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置は、フィルムスキャナから成る。図１において、１０１は、ネガフィルム（以下「フィルム」という）を照明する照明光源である。１０２は、フィルムを保持するフィルムフォルダであり、フィルムの非画像撮像部（パーフォレーション部等）を裏表から挟み込む形でフィルムを保持し、図の矢印Ａ方向に移動可能になっている。１０３は、照明光源１０１から照射されてフィルムを透過した光を結像するための結像レンズであり、１０４は、結像された画像を変換してアナログ画像信号を出力するＣＣＤリニアイメージセンサ（以下「ＣＣＤ」という）である。１０５は、結像レンズ１０３と、ＣＣＤ１０４と、走査ミラー等の不図示の光学部品群とからなる光学ユニットである。
【００１６】
ＣＣＤ１０４は、図のＺ軸方向から長手方向になるよう配置されている。この位置関係によりＣＣＤ１０４の長手方向である主走査方向と、フィルムフォルダ１０２の移動方向である副走査方向は直角の関係になるように配置されている。光学ユニット１０５は、焦点調整を行うのでレンズ光軸方向（図の矢印Ｂ方向）に移動可能になっている。
【００１７】
１０６は、光学ユニット１０５に接続されたアナログ画像処理回路であり、ＣＣＤ１０４から出力されたアナログ画像信号のゲイン設定及びクランプ処理等を行う。１０７は、アナログ画像処理回路１０６に接続され、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１０８は、Ａ／Ｄ変換器１０７に接続されたデジタル画像処理回路であり、デジタル画像信号からヒストグラムを作成するヒストグラム作成部１０９、ネガポジ変換した画像信号の階調変換を行う階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成部１１０等を有し、画像信号のガンマ変換や各種フィルタ処理を行うと共に、ＣＣＤ駆動パルス等の処理を行うゲートアレイで構成されている。１１１は、デジタル画像処理回路１０８に接続され、画像のデータを一時的に記憶するラインバッファであり、外部インターフェース部（以下「Ｉ／Ｆ」という）を介してパソコン等の外部機器１１３と接続されている。１１５は、フィルムスキャナ全体のシーケンスを記憶し、外部機器１１３からの命令に従って各種動作を実行するシステムコントローラ（以下「ＣＰＵ」という）であり、１１４は、ＣＰＵ１１５とデジタル画像処理回路１０８、ラインバッファ１１１、及びＩ／Ｆ１１２とを接続するためのＣＰＵバスであり、アドレスとデータバスによって構成されている。
【００１８】
１１６は、光学ユニット１０５をレンズ光軸方向（図の矢印Ｂ方向）に移動させるためのフォーカスモータであり、ステッピングモータから成る。１１７は、ＣＰＵ１１５、フォーカスモータ１１６に接続され、ＣＰＵ１１５からの命令に従ってフォーカスモータ１１６を駆動させるためのフォーカスモータドライバである。１１８は、ＣＰＵ１１５、副走査モータ１２１に接続され、ＣＰＵ１１５からの命令に従って副走査モータ１２１を駆動させるための副走査モータドライバである。１１９は、ＣＰＵ１１５、照明光源１０１に接続され、ＣＰＵ１１５からの命令に従って照明光源１０１を任意に点灯／消灯させるための光源点灯回路であり、１２０は、ＣＰＵ１１５に接続され、フィルムフォルダの突起形状等を走査し、副走査の基準位置を検出するための副走査位置検出部であり、フォトインタラプタから成る。
【００１９】
このような構成において、ＣＰＵ１１５内のソフトウェア（以下「ファームソフト」という）と、外部機器１１３からフィルムスキャナを操作するためのソフトウェア（以下「ドライバソフト」という）との相互通信によって、画像データ等を外部機器１１３に出力するようになっている。
【００２０】
次に、図１のデジタル画像処理回路１０８内の制御処理について図２を参照して説明する。
【００２１】
図２は、図１のデジタル画像処理回路１０８における制御処理を示すフローチャートである。
【００２２】
図２において、光学ユニット１０５でフィルムの画像を読み取り、アナログ画像処理回路１０６を介してＡ／Ｄ変換器１０７によりＡ／Ｄ変換された画像の各画素毎のＲＧＢ信号がデジタル画像処理回路１０８に入力される（ステップＳ２０１）。この各画素毎のＲＧＢ信号値からＲＧＢ各色毎に信号値と頻度からなるヒストグラム（輝度分布）を作成する（ステップＳ２０２）。次に、ＲＧＢ各色毎のヒストグラムにおける平均値、最大値、及び最小値をそれぞれ算出する（ステップＳ２０３）。算出方法は、例えば、信号値の出現率が所定の割合（例えば１％）以上で最も小さい値を最小値とし、出現率が所定の割合（例えば９９％）以内で最も大きい値を最大値として算出する。なお、出現率の所定の割合については任意に設定することができる。
【００２３】
次に、ステップＳ２０３で算出された平均値、最大値、及び最小値を用いて画像毎のゲインを算出する（ステップＳ２０４）。ゲインとは、出力画像が適正な明るさに再現されるために入力信号を何倍するかを示す値である。続くステップＳ２０５で、図３に示すように、予め設定された階調変換曲線▲１▼に対し、ステップＳ２０４で算出されたゲインを重畳して新しい階調変換曲線▲２▼を作成し、次に、入力信号を新しい階調変換曲線▲２▼を通してネガポジ変換を行い（ステップＳ２０６）、ネガポジ変換後の入力信号から再度ＲＧＢ各色毎に信号値と頻度からなるヒストグラムを作成し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０３で示した算出方法によりＲＧＢ各色毎のヒストグラムにおける最大値、最小値を再び算出する（ステップＳ２０８）。
【００２４】
このようにして算出された最大値、最小値に基づいて、次に作成する階調変換曲線▲３▼が通るべき基準信号値を設定するか否かを判断して、基準信号値を設定し（ステップＳ２０９）、次いで、図４に示すように、ステップＳ２０９で設定した基準信号値を通るような階調変換曲線▲３▼を作成し（ステップＳ２１０）、階調変換曲線▲３▼に基づいて入力信号を変換して画像出力を行い（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。
【００２５】
次に、図２のステップＳ２０７〜Ｓ２０９における基準信号値の設定処理を図５を参照して説明する。図５は、図２のステップＳ２０７〜Ｓ２０９における基準信号値の設定処理を示すフローチャートである。
【００２６】
図５において、まず、図６（ａ）に示すようなネガポジ変換後の画像データを取得する（ステップＳ６０１）。次に、取得した画像データをＲＧＢ各色毎のチャンネル画像に分解し、このチャンネル画像を不図示のメモリに記憶する（ステップＳ６０２）。記憶したチャンネル画像の画像データから、図６（ｂ）に示すようなＲＧＢ各色毎のヒストグラムを作成し（ステップＳ６０３）、ヒストグラムより上述した算出方法で最大値、最小値をそれぞれ算出する（ステップＳ６０４）。
【００２７】
続くステップＳ６０５では、図６（ｃ）に示すように色分解されたチャンネル画像における最大値（ハイライト位置）、最小値（シャドウ位置）の画素の位置を検出し、ＲＧＢ各色毎に実行してＲＧＢ各色毎の最大値及び最小値を示す画素位置をそれぞれメモリに予め記憶しておく（ステップＳ６０５）。次に、ＲＧＢ各色毎に記憶しておいた画素の位置をそれぞれ比較して、所定の割合以上で一致しているか否かを判別し（ステップＳ６０７）、この判別の結果、所定の割合以上で一致しているとき（ステップＳ６０７でＹＥＳ）、その画素の位置が入力画像における白（ハイライト）及び黒（シャドウ）であると判断し、最大値をハイライト側基準信号値に設定し、最小値をシャドウ側基準信号値に設定して（ステップＳ６０８）、本処理を終了する。
【００２８】
一方、ＲＧＢ各色毎に記憶しておいた画素の位置が所定の割合以上で一致していないときは（ステップＳ６０７でＮＯ）、その画素の位置が入力画像における黒部分及び白部分でないと判断し、基準信号値には設定せず、予め設定された値を基準信号値として設定して（ステップＳ６０９）、本処理を終了する。
【００２９】
この処理において、ＲＧＢ各色毎に記憶しておいた画素の位置をそれぞれ比較して、一致しているか否かを判別するための所定の割合は、ＲＧＢ各色毎に画素の位置がほぼ一致していることが望ましいが、完全に一致するということは期待できない。しかし、その割合はほぼ１００％に近い値を設定する。
【００３０】
第１の実施の形態によれば、光学ユニット１０５で読み取った画像から作成されたＲＧＢ各色毎のヒストグラムに基づいて階調変換曲線を作成し、画像をＲＧＢ各色毎のチャンネル画像に分解し（ステップＳ６０２）、分解したチャンネル画像から作成されたヒストグラムにより最大値及び最小値を算出し（ステップＳ６０４）、最大値及び最小値のＲＧＢ各色毎の画素の位置が所定の割合以上で一致しているとき（ステップＳ６０７でＹＥＳ）、最大値及び最小値を基準信号値に設定し、設定された基準信号値を通る階調変換曲線を作成することにより、入力画像中に黒部分及び白部分がない場合でも、ハイライト位置及びシャドウ位置をＲＧＢ各色毎に比較するので、誤った基準信号値を設定することを防止することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る画像処理装置を図５を参照して説明する。なお、本第２の実施の形態は、その構成が上記第１の実施の形態と同じであり、その作用等の上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【００３２】
図５のステップＳ６０５において、色分解されたチャンネル画像における最大値、最小値の画素の位置を検出し、ＲＧＢ各色毎に実行してＲＧＢ各色毎の最大値及び最小値を示す画素位置をそれぞれメモリに記憶するが、ＲＧＢ各色毎にすべて記憶しておく必要はなく、例えば、はじめにＲ信号分のチャンネル画像におけるヒストグラムから最大値及び最小値を算出し、この最大値及び最小値における画素の位置のみを予め記憶しておき、次に、Ｇ信号分、Ｂ信号分と順番に同様の処理を行うことで画像を記憶する。これにより、一度に記憶すべき量が減るのでフィルムスキャナに搭載するメモリ容量を２分の１にすることができ、コストアップを防止することができる。
【００３３】
上記第１、第２の実施の形態では、フィルムスキャナに適用したときの実施例について説明したが、このようなホワイトバランス及びシャドウバランスを調整するための基準信号値の設定に関する問題は、フィルムスキャナ以外の画像処理装置においても共通である。従って、階調を有する画像を読み取って得られたデジタルデータの階調変換を行うデジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ等の画像処理装置において本発明を適用することにより、上述した同様の効果が期待できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載の画像処理装置及び請求項２記載の画像処理方法によれば、白部分又は黒部分が存在しない画像情報を読み取った場合でも、該画像情報のハイライト位置、シャドウ位置を適切に判別し、誤った基準信号値による階調変換曲線の作成を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のデジタル画像処理回路１０８における制御処理を示すフローチャートである。
【図３】図２の制御処理において作成される階調変換曲線を示す線図である。
【図４】図２の制御処理において作成される階調変換曲線を示す線図であるである。
【図５】図２のステップＳ２０７〜Ｓ２０９における基準信号値の設定処理を示すフローチャートである。
【図６】図２のステップＳ２０７〜Ｓ２０９における基準信号値の設定処理の説明図であり、（ａ）は、ネガポジ変換後の画像データを示し、（ｂ）は、その画像データに基づくヒストグラムを示し、（ｃ）は、その画像データから検出・記憶されたハイライト位置、シャドウ位置を示す。
【図７】従来の画像処理装置における階調変換曲線を示す線図である。
【符号の説明】
１０１  照明光源
１０２  フィルムフォルダ
１０３  結像レンズ
１０４  ＣＣＤリニアイメージセンサ（ＣＣＤ）
１０５  光学ユニット
１０６  アナログ画像処理回路
１０７  Ａ／Ｄ変換器
１０８  デジタル画像処理回路
１０９  ヒストグラム作成部
１１０  階調変換曲線作成部
１１３  外部機器
１１５  システムコントローラ（ＣＰＵ）
【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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【図７】
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