JPH1098624A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置および画像処理方法

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JPH1098624A
JPH1098624A JP8252547A JP25254796A JPH1098624A JP H1098624 A JPH1098624 A JP H1098624A JP 8252547 A JP8252547 A JP 8252547A JP 25254796 A JP25254796 A JP 25254796A JP H1098624 A JPH1098624 A JP H1098624A
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JP
Japan
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space
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source color
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Application number
JP8252547A
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English (en)
Inventor
Masayuki Inoue
正之 井上
Seiki Inoue
誠喜 井上
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ATR CHINOU EIZO TSUSHIN KENKYUSHO KK
Original Assignee
ATR CHINOU EIZO TSUSHIN KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源色を保ったままの画像処理結果を得るこ
とである。 【解決手段】 光源色空間への変換部3は、光源色推定
部2からの光源色推定結果をもとに、光源色の三原色成
分の比を保って、画像入力部1からの画像の各画素デー
タをRGB空間における対応する点へ変換する。均等知
覚色空間への変換部4は、光源色空間への変換部3から
送られた画像データを、均等知覚色空間に変換する。強
調・弛緩処理部5は、均等知覚色空間への変換部4から
送られた画像データに対して、明度成分あるいは/かつ
彩度成分に所望の強調・弛緩処理を行なう。そして、画
像データは、均等知覚色空間からの逆変換部8およびデ
バイス空間への逆変換部9を経て、画像表示部10に送
られる。このように、光源色の三原色成分の比を保った
まま、強調・弛緩処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、画像処理装置お
よび画像処理方法に関し、特に、カラー自然画像の、奥
行き感、鮮明感、質感および画像のつやなどを制御する
ために行なうカラー自然画像の強調・弛緩処理を実行す
る画像処理装置およ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では、以下のように
して画像処理が行なわれる。光源色の三原色成分R
(赤)、G(緑)、B(青)を、それぞれ、Lr
g 、Lb とし、Lr :Lg :Lb が、1:2:3の光
源の下で、被写体を撮影して得られた画像を考える。こ
の画像は、システム(画像処理装置)内部では、RGB
の3成分で表現される。ここで、画像処理として、RG
Bの各成分のダイナミックレンジ(dynamic range )を
伸縮する処理を考えると、この処理は、システム内部で
のRGBの各々の値域で行なわれる。つまり、Lr :L
g :Lb が1:2:3であったとしても、たとえば、シ
ステム内部において、光源色のRGBに比が1:1:1
で表現されるならば、1:1:1の下で伸縮する処理が
行なわれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
画像処理装置では、光源色の三原色成分の比(Lr :L
g :Lb )を考慮することなく、システムによって決ま
るRGBの比の下で、画像処理が行なわれる。このた
め、従来の画像処理装置では、光源色を保ったままの画
像処理結果を得ることができないという問題点がある。
【0004】このような問題点を具体例を挙げて説明す
る。RGBの各成分のダイナミックレンジを伸縮する画
像処理(画像の強調・弛緩処理)は、システム外部で、
光源の光量を増減させることに対応する。ここで、
r :Lg :Lb =1:2:3であるから、この光源
は、青が強く、光源の光量を増やす場合を考えると、こ
の光源下の物体は、青っぽくなる。一方、このような光
源の光量を増やす処理に対応するシステム内部の画像処
理を考える。この画像処理は、画像を強調する処理であ
る。システム内部では、光源色のRGBの比は1:1:
1であるため、強調する処理を行なうと、画像は白っぽ
くなる。このように、従来の画像処理装置では、光源色
を保存した画像処理結果を得ることはできない。
【0005】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、光源色を保ったままの画像処
理結果を得ることができる画像処理装置および画像処理
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】本発明の請求項1の画像
処理装置は、光源色の三原色成分の比を保って、画像の
各画素データを、所定の色空間における対応する点へ変
換する変換手段と、変換後の画像の各画素データに対し
て任意の処理を施す手段とを備える。
【0007】本発明の請求項2の画像処理装置は、請求
項1に記載のものであって、光源色の三原色成分の比を
r (赤):Lg (緑):Lb (青)とし、Lr
g 、L b のうちの最小値をLmin 、最大値をLmaX
すると、変換手段は、Lmin およびLmaX を用いて変換
を行なう。
【0008】本発明の請求項3の画像処理方法は、光源
色の三原色成分の比を保って、画像の各画素データを、
所定の色空間における対応する点へ変換する変換ステッ
プと、変換後の画像の各画素データに対して任意の処理
を施すステップとを含む。
【0009】本発明の請求項4の画像処理方法は、請求
項3に記載のものであって、光源色の三原色成分の比を
r (赤):Lg (緑):Lb (青)とし、Lr
g 、L b のうちの最小値をLmin 、最大値をLmaX
すると、変換ステップでは、Lmi n およびLmaX を用い
て変換を行なう。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による画像処理装置
について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の
形態による画像処理装置は、カラー自然画像の強調・弛
緩処理を実現するものである。図1は、本発明の実施の
形態による画像処理装置の概略を示すブロック図であ
る。図1を参照して、この画像処理装置は、画像入力部
1、光源色推定部2、光源色空間への変換部3、均等知
覚色空間への変換部4、強調・弛緩処理部5、均等知覚
色空間からの逆変換部8、デバイス空間への逆変換部9
および画像表示部10を備える。強調・弛緩処理部5
は、明度成分処理部6および彩度成分処理部7を含む。
【0011】動作について説明する。画像は、まず、画
像入力部1を介して入力される。具体的には、画像入力
部1は、テレビカメラ、スキャナ、あるいは回線を介し
た外部入力部などである。画像入力部1からの画像デー
タ(画像の各画素データ)は、光源色推定部2および光
源色空間への変換部3に送られる。光源色推定部2で
は、光源色を推定し、推定結果を光源色空間への変換部
3に送る。光源色空間への変換部3では、画像収録時の
R(赤)G(緑)B(青)空間を光源色の三原色成分の
比が保たれているRGB空間へ変換する。つまり、光源
色空間への変換部3では、光源色推定部2からの光源色
推定結果をもとに、光源色の三原色成分の比を保って、
画像入力部1からの画像の各画素データをRGB空間に
おける対応する点へ変換する。このような光源色の三原
色成分の比が保たれているRGB空間を光源色空間と呼
ぶことにする。以上のように、光源色空間への変換部3
は、画像入力部1からの画像データを光源色空間に変換
する。
【0012】光源色空間への変換後の画像データ(画像
の各画素データ)は、均等知覚色空間への変換部4に送
られる。均等知覚色空間への変換部4では、光源色空間
への変換部3から送られた画像データを、均等知覚色空
間に変換する。ここで、均等知覚色空間とは、空間上の
どの部分においても2色間の距離が等しければ、知覚さ
れる色差もまた等しくなるように配置された空間であ
る。代表的な例としては、マンセルのHVC空間が挙げ
られる。これに対して、通常のRGB空間では、空間上
の2色間の距離が等しくても、知覚的に等色差に感じら
れるとは限らず、領域によってかなりの差があることが
知られている。均等知覚色空間への変換後の画像データ
(画像の各画素データ)は、強調・弛緩処理部5に送ら
れる。
【0013】強調・弛緩処理部5では、均等知覚色空間
への変換部4から送られた画像データに対し、明度成分
あるいは/かつ彩度成分に所望の強調・弛緩処理を行な
う。ここで、明度成分処理部6が、明度成分に所望の強
調・弛緩処理を行ない、彩度成分処理部7が、彩度成分
に所望の強調・弛緩処理を行なう。強調・弛緩処理後の
画像データ(画像の各画素データ)は、均等知覚色空間
からの逆変換部8に送られる。均等知覚色空間からの逆
変換部8では、強調・弛緩処理部5からの送られた画像
データを光源色空間に逆変換する。光源色空間への逆変
換後の画像データ(画像の各画素データ)は、デバイス
空間への逆変換部9に送られる。
【0014】デバイス空間への逆変換部9では、均等知
覚色空間からの逆変換部8からの画像データを画像収録
時のRGB空間(デバイス空間)に逆変換する。つま
り、デバイス空間への逆変換部9は、均等知覚色空間か
らの逆変換部8からの画像データを画像入力部1のRG
B空間(デバイス空間)に逆変換する。デバイス空間へ
の逆変換後の画像データ(画像の各画素データ)は、画
像表示部10に送られる。画像表示部10では、デバイ
ス空間への逆変換部9において、デバイス空間に逆変換
された画像データを受取り、出力する。具体的には、画
像表示部10は、CRTなどのディスプレイやプリンタ
などである。
【0015】次に、光源色推定部2における処理の詳細
について説明する。一般に、光源の分光特性をI
(λ)、物体の分光反射率をρ(λ)とすると、物体の
色の分光特性P(λ)は、
【0016】
【数1】
【0017】で表わすことができる。また、通常、色は
三原色の混合として扱われ、この場合、光源I(λ)も
また、三原色R(赤)、G(緑)、B(青)の成分比と
して、Ir (赤):Ig (緑):Ib (青)で表わされ
る。したがって、画像を各画素に細分化して考えるる
と、i番目の画素の色は、
【0018】
【数2】
【0019】のように表わすことができる。ここで、P
ri、PgiおよびPbiは、それぞれ、i番目の画素に対応
するP(λ)のR成分、G成分およびB成分である。ま
た、Ir 、Ig およびIb は、それぞれ、I(λ)のR
成分、G成分およびB成分である。さらにρri、ρgi
よびρbiは、それぞれ、i番目の画素に対応するρ
(λ)のR成分、G成分およびB成分である。ところ
で、画像処理の分野では、従来から「灰色仮説」がしば
しば使われている。これは、自然界にある色をすべて加
算すると、灰色になる、とするもので、これを数式で表
わすと、
【0020】
【数3】
【0021】となる。また、このとき光源は当然「白
色」でなければならないから、Ir :Ig :Ib =1:
1:1である。したがって、
【0022】
【数4】
【0023】が成立する。そこで今、この灰色仮説を採
用することとし、光源の色が白色でないとすれば、式
(2)および式(4)から、
【0024】
【数5】
【0025】となり、画像の各画素の成分ごとの総和の
比が光源の特性を表わしていることになる。さらに、画
像全体の明るさへの影響を考慮すると、光源の各成分の
値を、光源の平均の明るさ
【0026】
【数6】
【0027】を用いて規準化し、
【0028】
【数7】
【0029】として、光源色の推定値を得る。所望の光
源色を、(Irs:Igs:Ibs)とし、P(λ)のR成
分、G成分およびB成分を、それぞれ、Pr 、Pg 、P
b とすると、光源色変換後の物体のRGB値(Prt、P
gt、Pbt)は、次式で与えられる。
【0030】
【数8】
【0031】次に、光源色空間への変換部3およびデバ
イス空間への逆変換部9における処理の詳細について説
明する。光源色の三原色成分RGBを、それぞれ、
r 、L g 、Lb とする。光源色の推定結果を、Lr
g :Lb とし、Lr 、Lg 、L b のうちの最大値をL
max 、最小値をLmin とし、入力画像は、RGBそれぞ
れNビットで量子化されているものとする。このとき、
画像収録時のRBG空間から光源色空間への変換は次式
を用いて行なう(光源色空間への変換部3での処理)。
なお、Lr 、Lg 、Lb は、それぞれ、上述した、
rt、Igt、Ibtに相当する。
【0032】
【数9】
【0033】ここで、式(9)〜(11)において、
R、G、Bは画像収録時の画像の画素の三原色成分の値
を表わし、Rt 、Gt 、Bt は光源色空間への変換後の
画像の画素の三原色成分の値を表わす。光源色空間から
元のRGB空間(画像収録時のRGB空間)への逆変換
は次式を用いて行なう(デバイス空間への逆変換部9で
の処理)。
【0034】
【数10】
【0035】以上のような、光源色空間への変換は、画
像のすべての画素に対して行なう。次に、光源色空間へ
の変換部3での光源色空間への変換について概念的に説
明する。ここで、Lr :Lg :Lb が1:2:3の光源
の下で被写体を撮影する場合を考える。このような撮影
現場を画像処理装置の外部と呼ぶことにする。そして、
画像処理装置の内部のRGB空間に対応する画像処理装
置の外部のRGB空間を考える。図2は、画像処理装置
の外部のRGB空間、つまり、光源色の三原色成分の比
(Lr :Lg :Lb )が1:2:3の光源下におけるR
GB空間を示す図である。図2を参照して、このRGB
空間は、Lr 軸に平行な辺a、Lg 軸に平行な辺bおよ
びLb に平行な辺cからなる直方体となっている。ここ
で、(辺aの長さ):(辺bの長さ):(辺cの長さ)
は、1:2:3である。また、辺aの長さを“1”と
し、辺bの長さを“2”とし、辺cの長さを“3”とす
る。
【0036】図3は、画像収録時(光源色空間への変換
前)のRGB空間を示す図である。図3を参照して、こ
のRGB空間は、R軸に平行な辺d、G軸に平行な辺e
およびB軸に平行な辺fからなる立方体となっている。
ここで、(辺dの長さ):(辺eの長さ):(辺fの長
さ)は、1:1:1である。つまり、画像収録時のRG
B空間では、光源色の三原色成分比は、1:1:1であ
る。なお、辺e、辺dおよび辺fの長さは、“1”とす
る。また、このRGB空間は、図2のRGB空間に対応
するものである。
【0037】図2および図3を参照して、光源色の三原
色成分の比が1:2:3であるにもかかわらず、画像処
理装置の内部においては、光源色の三原色成分の比は
1:1:1にされる。したがって、光源色の三原色成分
の比が1:1:1のRGB空間を均等知覚色空間に変換
して、強調・弛緩処理を行なうと、光源色を保ったまま
の画像処理結果を得ることができない。そこで、本実施
の形態では、光源色の推定結果をもとに、光源色の三原
色成分の比(1:2:3)を保って、画像データを、画
像収録時のRGB空間と異なる他のRGB空間に変換す
る。つまり、画像データを、光源色空間に変換する。
【0038】図4は、光源色の三原色成分の比が1:
2:3である場合における光源色空間を示す図である。
この光源色空間は、図2のRGB空間および図3のRG
B空間に対応するものである。図4を参照して、この光
源色空間は、R軸に平行な辺g、G軸に平行な辺hおよ
びB軸に平行な辺iからなる直方体となっている。ここ
で、(辺gの長さ):(辺hの長さ):(辺iの長さ)
は、1:2:3である。また、辺gの長さは“1/3”
であり、辺hの長さは“2/3”であり、辺iの長さは
“1”である。つまり、光源色空間では、図3のRGB
空間のように、画像処理装置の外部のRGB空間(図
2)における三原色成分の各値の最大値をすべて“1”
とするのではなく、画像処理装置の外部のRGB空間
(図2)における三原色成分のうちの最大値を“1”と
する。このように、光源色空間では、光源色の三原色成
分の比(1:2:3)が保たれている。
【0039】図1の均等知覚色空間への変換部4では、
光源色空間(図4を参照して、辺g、辺hおよび辺iか
らなる直方体)を含むRGB空間(図4を参照して、R
軸に平行な辺j、G軸に平行な辺kおよびB軸に平行な
辺mからなる立方体)を均等知覚色空間に変換し、強調
・弛緩処理部5は、この均等知覚色空間において、強調
・弛緩処理を行なう。なお、図4において、(辺jの長
さ):(辺kの長さ):(辺mの長さ)は、1:1:1
であり、辺j,辺kおよび辺mの長さは“1”である。
【0040】次に、図1の強調・弛緩処理部5における
処理の詳細について説明する。再生画像のダイナミック
レンジ[a0 ,b0 ]が、出力機器の再現範囲[a,
b]よりも狭い場合、次式に示されるように、その再現
範囲を拡張するような処理が、画像強調である。なお、
次式において、[a,b]と[a0 ,b0 ]とを入れ替
えてやることにより、弛緩処理が可能である。また、次
式において、xは、強調・弛緩前のRGB値のいずれか
を示し、xt は、強調・弛緩後のRGB値のいずれかを
示す。
【0041】
【数11】
【0042】以上のように、本実施の形態による画像処
理装置では、画像データを光源色空間に変換した後、強
調・弛緩処理を行なう。つまり、光源色の三原色成分の
比(Lr :Lg :Lb )を保ったまま、画像に対して、
強調・弛緩処理を施す。このため、本実施の形態による
画像処理装置では、光源色を保ったままの画像処理結果
を得ることができる。つまり、強調・弛緩処理を行なっ
た場合において、光源色の色調に沿った色再現が可能と
なる。また、強調・弛緩処理を行なった場合において、
画像通信・蓄積系の任意の箇所で、再現色の色調の変化
を伴うことはない。
【0043】
【発明の効果】この発明の第1の発明に係る画像処理装
置およびこの発明の第2の発明に係る画像処理方法で
は、光源色の三原色成分の比を保ったまま画像処理を行
なう。このため、光源色を保ったままの画像処理結果を
得ることができる。つまり、画像処理を行なった場合に
おいて、光源色の色調に沿った色再現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による画像処理装置の概略
を示すブロック図である。
【図2】画像処理装置の外部のRGB空間、つまり、光
源色の三原色成分の比(Lr :Lg :Lb )が1:2:
3の光源下におけるRGB空間を示す図である。
【図3】画像処理装置の内部のRGB空間のうち、画像
収録時(光源色空間への変換前)のRGB空間を示す図
である。
【図4】光源色の三原色成分の比(Lr :Lg :Lb
が1:2:3である場合における光源色空間を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 画像入力部 2 光源色推定部 3 光源色空間への変換部 4 均等知覚色空間への変換部 5 強調・弛緩処理部 6 明度成分処理部 7 彩度成分処理部 8 均等知覚色空間からの逆変換部 9 デバイス空間への逆変換部 10 画像表示部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源色の三原色成分の比を保って、画像
    の各画素データを、所定の色空間における対応する点へ
    変換する変換手段と、 前記変換後の画像の各画素データに対して任意の処理を
    施す手段とを備えた、画像処理装置。
  2. 【請求項2】 光源色の前記三原色成分の比をL
    r (赤):Lg (緑):L b (青)とし、Lr 、Lg
    b のうちの最小値をLmin 、最大値をLmaX とする
    と、 前記変換手段は、Lmin およびLmaX を用いて、前記変
    換を行なう、請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 光源色の三原色成分の比を保って、画像
    の各画素データを、所定の色空間における対応する点へ
    変換する変換ステップと、 前記変換後の画像の各画素データに対して任意の処理を
    施すステップとを含む、画像処理方法。
  4. 【請求項4】 光源色の前記三原色成分の比をL
    r (赤):Lg (緑):L b (青)とし、Lr 、Lg
    b のうちの最小値をLmin 、最大値をLmaX とする
    と、 前記変換ステップでは、Lmin およびLmaX を用いて、
    前記変換を行なう、請求項3に記載の画像処理装置。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030630