JP3823865B2 - 画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ撮像デバイス等によって入力したデジタル画像から、モニターまたは写真処理装置等のプリンタに良質な画像を出力できる画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、デジタル写真処理の分野では、例えば、撮像素子により写真フィルムを測光して得られるコマごとのＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の画像データ（デジタル画像データ）に基づいて画質の良好な画像を印画紙（感光材料）に焼き付けるため、画像の輝度を補正する処理が行われている。この輝度の補正方法としては、ガンマカーブ（濃度特性曲線ともいう）によるガンマ補正が広く知られている。以下、上記ガンマ補正について説明する。
【０００３】
一般的に、入力画像データの階調に対して、印画紙が発色するグラデーションは一致しない。したがって、印画紙が発色するグラデーションが人間の視覚特性に適したものになるように、入力画像データを補正する必要がある。そこで、入力画像データに対して、ガンマカーブをかけるガンマ補正を施すことにより、印画紙が発色するグラデーションを人間の視覚特性に応じたものにすることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ガンマカーブによるガンマ補正では、入力画像データの撮像シーンによっては、適切な出力画像データを得られないという問題が起こりえる。例えば、オーバー／アンダー露出（露光過多／露光過少）で撮影されたフィルムから取り込んだ入力画像データを補正する場合は、入力輝度に対して出力輝度が、極めて弱くなるように補正される。これは、オーバー露光やアンダー露光に基づく入力画像データにおいては、各画素の輝度が低輝度（シャドウ部）または高輝度（ハイライト部）に偏り過ぎている一方で、図１２に示すように、ガンマカーブにおけるシャドウ部およびハイライト部の傾斜率は緩やかだからである。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、入力画像に取り込まれた撮像シーンの種類に応じて、上記ガンマカーブの補正強度（補正量）を調整する方法がある。この方法によれば、オーバー露出やアンダー露出に基づく入力画像データを処理する場合に、上記ガンマカーブの補正強度を高く調整することで、適切な補正を行うことができる。ところが、この方法では、上記ガンマカーブの各入力輝度に対する補正強度を均一に調整することが可能であるが、ある領域の入力輝度に対してのみ補正強度を調整することはできないため、以下に示すような問題が生じる。
【０００６】
例えば、中間調に係る部分とシャドウ部分とが混在するシーンの入力画像を処理する場合、シャドウ部分の輝度を適切に補正するために上記ガンマカーブの各入力輝度の補正強度を均一に調整すると、シャドウ部分の輝度は適切に補正されるが、中間調に係る部分の輝度は必要以上に強く補正されてしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、入力画像の種類に応じてガンマカーブの形状に調整を施すことにより、良質な出力画像を得ることができる画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理方法は、上記の課題を解決するために、入力画像を構成する各画素の輝度を、ガンマカーブにより出力輝度に変換する画像処理方法であって、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割し、画像の輝度の代表値に対して、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を定めたデータテーブルを上記領域別に設定し、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求め、求めた代表値と上記データテーブルとから、入力画像に応じた調整率を領域ごとに検出し、領域ごとで、基準となるガンマカーブのとり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲に入力画像に応じた調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することを特徴とする。
【０００９】
上記手順によれば、まず、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割する。そして、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求める。さらに、入力画像の輝度の代表値がわかれば、上記データテーブルより、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を領域別に検出ことができる。
【００１０】
つぎに、基準となるガンマカーブの各領域において、とり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、とり得る入力輝度の範囲に、入力画像に応じた各領域別の調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、出力画像のとりえる輝度範囲を制限することなく、ガンマカーブの形状を調整するができる。
【００１１】
一方、入力画像の代表値と、その入力画像を最適に処理することができるガンマカーブの形状（変化率）とは、輝度領域別に、所定の相関関係にあることが知られている。したがって、上記手順によれば、入力画像の代表値に応じて、ガンマカーブの形状を、輝度領域別に最適に調整することができるので、入力画像の種類（例えば、オーバー露出と適正露光とが混在する画像／アンダー露出と適正露出とが混在する画像）に関わりなく、画像処理（ガンマ補正）を実現することにより、良質な出力画像を得ることができる。
【００１２】
なお、上記代表値は、平均値、中央値（メジアン）、最頻度モード等を含む概念である。
【００１３】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、上記画像を構成する輝度の代表値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度としてもよい。
【００１４】
上記手順によれば、画像を構成する各画素の平均輝度は、容易に算出することができ、上記画像を構成する輝度の代表値として扱うことが可能である。
【００１５】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、基準となるガンマカーブを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割すると共に、領域ごとに異なるデータテーブルを設定することとしてもよい。
【００１６】
一般的にガンマカーブの最適な形状は、処理対象となる画像の種類に応じて異なるものである。ここで、処理対象となる画像を構成する各画素の平均輝度と、その画像を最適に処理するためのガンマカーブの変化率とは、ガンマカーブの低輝度領域、中間調領域、高輝度領域ごとで異なる相関関係にあることが知られている。
【００１７】
ここで、上記手順によれば、基準となるガンマカーブを出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、領域ごとに異なるデータテーブルを設定する。よって、基準となるガンマカーブにおいて、とりえる入力輝度の範囲に、領域別に異なる調整率をかけることにより、基準となるガンマカーブを領域別に圧縮または伸張させることができる。その後に、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、基準となるガンマカーブの形状を領域別に調整できる。
【００１８】
これにより、ガンマカーブの形状の調整度合いを、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分けてコントロールすることができ、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、最適なガンマカーブを作成できる。すなわち、処理対象となる画像の種類に応じて、ガンマカーブを、輝度領域ごとに最適な形状に調整することができる。したがって、例えば、中間調部分とシャドウまたはハイライト部分とが混在する画像であっても、ガンマカーブの形状を領域別に最適なものとできるので、最適な画像処理（ガンマ補正）を実現することができる。
【００１９】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、互いに異なる形状の複数のガンマカーブから、いずれか１のガンマカーブを、基準となるガンマカーブとして設定するステップ、上記複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割するステップ、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に、基準となるガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とするステップ、上記複数のガンマカーブについて、各ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とするステップ、領域別に用意されたテーブルに、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップから上記データテーブルを設定することとしてもよい。
【００２０】
ここで、入力センター値とは、あるガンマカーブにおいて、視覚的にグレー（白と黒との中間点）に見える出力輝度に対する入力輝度をいう。また、ある画像を構成する各画素の平均輝度と同一の入力センター値を示すガンマカーブは、上記ある画像に対して良好なガンマ補正を施すことが経験的に知られている。
【００２１】
上記手順によれば、互いに異なる複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の輝度変化率とし、その領域の輝度変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の輝度変化率を割った値を上記調整率とする。これにより、基準となるガンマカーブの入力輝度のとり得る値に上記調整率をかけ、基準となるガンマカーブを圧縮または伸張することで、上記複数のガンマカーブのうち、いずれか１のガンマカーブの形状を再現することができる。
【００２２】
つぎに、上記複数のガンマカーブの入力センター値をそれぞれ求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とみなす。これにより、画像を構成する各画素の平均輝度に対しての、その画像に良好な上記調整率を求めることができる。
【００２３】
したがって、領域別に用意されたテーブルに、上記入力センター値に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとにより上記データテーブルを設定することができる。
【００２４】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得するステップ、上記最適デジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するステップ、補正対象となるデジタル画像データを取得するステップ、上記補正対象となるデジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するステップ、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とするようにガンマカーブを設定し、該ガンマカーブを最適デジタル画像データのシーンごとに複数作成ステップを備えていてもよい。
【００２５】
上記手順によれば、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するため、最適デジタル画像データにおける各輝度の累積画素数を求めることができる。ここで、第１累積ヒストグラムにおける各輝度の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。
【００２６】
また、補正対象となるデジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するため、取得したデジタル画像データにおける輝度の各段階の累積画素数を求めることができる。ここで、第２累積ヒストグラムにおける各段階の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。したがって、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と１対１で対応する第１累積ヒストグラムの各輝度を検出することができる。
【００２７】
すなわち、補正対象となる入力輝度に対応する最適画像データの各輝度を出力輝度としたガンマカーブを設定できる。ここで、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データとは、例えば、画像のトーンが最適な状態である画像データをいう。よって、デジタル画像データの入力輝度をトーンが最適な輝度に変換することができる最適なガンマカーブを設定することができる。
【００２８】
そして、該最適なガンマカーブを最適デジタル画像データのシーンごとに複数作成するので、「互いに異なる形状の複数のガンマカーブ」を最適に作成することができる。
【００２９】
また、最適デジタル画像データは、例えば、フォトレタッチソフトにより作成しても構わない。フォトレタッチソフトにより作成する他に、高性能のスキャナでデジタル画像データを取り込む手順であっても構わない。
【００３０】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、フォトレタッチソフトによりトーンが最適な最適デジタル画像データを作成するステップをさらに備えることとしてもよい。
【００３１】
従来なされているガンマカーブの形状を調整する手順によれば、濃度、色、コントラスト等の要素を独立して調整することができない。一方、トーンが最適な最適デジタル画像データを作成するためには、濃度、色、コントラスト等の要素を同時に調整しなければならないので、ガンマカーブの形状を調整する手順では、そのような調整が困難である。
【００３２】
ここで、フォトレタッチソフトによれば、グラフィカルユーザーインターフェイスにより画像データを調整できる。しかも、フォトレタッチソフトによるトーン補正は一般的に「明るさ」「コントラスト」「トーンカーブ」「レベル補正」を独立したパラメータとして調整でき、上記調整がリアルタイムで表示中の画像に反映される。したがって、上記ステップを備えることにより、簡易かつ瞬時に最適な最適デジタル画像データを作成することができる。
【００３３】
本発明の画像処理プログラムは、上記画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、上記画像処理プログラムをコンピュータに実行させることにより、上述した画像処理方法を実現することができる。
【００３５】
本発明の画像処理プログラムを記録した記録媒体は、上記画像処理プログラムをコンピュータにて読み取り可能に記録してなることを特徴とする。
【００３６】
上記構成によれば、上記記録媒体に記録された画像処理プログラムをコンピュータが実行することにより、上述した本発明の画像処理プログラムを実現することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図１４に基づいて以下に説明する。
【００３８】
本発明の画像処理方法は、写真処理装置に設定されているガンマカーブ（濃度特性曲線ともいう）の形状を、入力画像の種類（オーバー露出／アンダー露出／中間調等）に応じて調整する手順である。具体的に、この手順は、領域別データテーブル（後述する）を用いることにより、入力画像の種類に応じて基準となるガンマカーブ（デフォルト）の形状を調整するものである。また、この領域別データテーブルは、互いに形状の異なる複数のガンマカーブから作成され、上記複数のガンマカーブは、あらゆる種類のシーン（オーバー露出／アンダー露出／中間調等）の最適画像データ（後述する）からシーンに応じて得られるものである。
【００３９】
すなわち、本実施の形態は、図１４に示すように、予め用意されたあらゆる種類のシーンの最適な画像データに基づき、シーンの種類ごとに最適なガンマカーブ（以下、最適ガンマカーブという）を作成し（図１４の▲１▼）、上記複数の最適ガンマカーブから領域別データテーブルを作成（図１４の▲２▼）する。そして、上記領域別データテーブルと基準となるガンマカーブ（デフォルト）とを写真処理装置に設定し、これらを用いて本発明の画像処理方法を実行する（図１４の▲３▼）。したがって、以下では、最適ガンマカーブおよび領域別データテーブルを作成できるデータテーブル作成装置の構成について説明した後に、最適ガンマカーブの作成手順、領域別データテーブルの作成手順、本発明の画像処理方法をこの順に従って説明する。
【００４０】
（データテーブル作成装置の構成）
まず、最適ガンマカーブおよび領域別データテーブルを作成するためのデータテーブル作成装置の概略構成を以下に説明する。上記データテーブル作成装置は、図２に示すように、フィルムスキャナ１と画像処理部２とを備えている。
【００４１】
フィルムスキャナ１は、図３に示すように、写真フィルムに光を照射するスキャナ光源２１と、写真フィルムを搬送するためのフィルムキャリア２２とスキャナ光源２１から出射され、上記写真フィルムを透過する光を測光することによって上記写真フィルムに記録された画像を取り込むスキャナユニット２３とで構成されている。
【００４２】
スキャナ光源２１は、光を出射するハロゲンランプ２４と熱線吸収フィルタ２５と調光フィルタ２６とミラー２７とレンズボックス２８とを、光の進行方向に沿ってこの順で備えている。また、スキャナユニット２３はスキャナレンズ２９とミラー３０と３枚式のＣＣＤ（charge coupled device）３１とを光の進行方向に沿ってこの順で備えている。また、ＣＣＤ３１は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital)変換部３２と接続されている。
【００４３】
したがって、ハロゲンランプ２４から出射された光は、熱線吸収フィルタ２５にて熱線成分が除去されて調光フィルタ２６に入射し、調光フィルタ２６にて調光された後、ミラー２７にて進行方向が変えられてレンズボックス２８に入射する。レンズボックス２８では、入射光がむらのない光に拡散され、この光がフィルムキャリア２２にて支持されている写真フィルムに照射される。
【００４４】
そして、写真フィルムを透過した光は、スキャナレンズ２９にて、ミラー３０を介してＣＣＤ３１の受光面に入射する。そして、ＣＣＤ３１は、各画素での受光量に応じたアナログの電気信号をＲＧＢごとにＡ／Ｄ変換部３２に送り、これらの信号がＡ／Ｄ変換部３２にて入力画像データに変換される。これにより、写真フィルムに記録されている画像の各画素の入力画像データがＲＧＢごとに得られることになる。これらの入力画像データは、画像処理部２に送られる。なお、本実施の形態において、上記入力画像データは、１６ビットのデータとするがこれに限定されるわけではない。例えば、０〜２５５までの８ビットのデータ、０〜４０９５までの１２ビットのデータなどを考えることができる。
【００４５】
画像処理部２は、フィルムスキャナ１からの入力画像データおよび、入力部１２からの最適画像データから、最適ガンマカーブを作成するブロックである。また、画像処理部２は、データテーブル作成装置に組み込まれたマイクロプロセッサおよび／またはＤＳＰ（Digital Signal Processor)などによって構成されてもよいし、装置の外部に設けられたＰＣ（Personal Computer）によって構成されていてもよい。
【００４６】
次に、画像処理部２の構成について詳細に説明する。画像処理部２は図２に示すように、入力部１２、第１データ作成部１３、第２データ作成部１４、ガンマカーブ作成部１５、メモリ１６、データテーブル作成部１７を備えている。
【００４７】
入力部１２は、最適画像データを入力するためのブロックである。なお、最適画像データとは、フィルムスキャナ１から取り込まれる入力画像データ（補正対象となるデジタル画像データ）のシーンと同一撮像シーンの画像データであって、最適なトーンに調整された画像データをいう。ここで、トーンとは、画像の濃度、色、コントラスト等の要素をいう。また、最適画像データはＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各色成分ごとに入力される。なお、ここでは８ビットの最適画像データを入力することとするが、このビット数に限定されるわけではない。
【００４８】
第１データ作成部１３は、ＲＧＢごとの最適画像データから輝度を演算し、各輝度に属する画素数を求め、低段階側の輝度から画素数を累積した第１累積ヒストグラムを作成するブロックである。なお、図４（ａ）は、第１累積ヒストグラムを示し、横軸は各輝度（０〜２５５，８ビット）を表し、縦軸は累積画素数を示す。したがって、輝度が２５５における累積画素数は最適画像データの総画素数と等しくなる。
【００４９】
第２データ作成部１４は、フィルムスキャナ１によって取り込まれたＲＧＢごとの入力画像データの各輝度に属する画素数を求め、低段階側の輝度から画素数を累積した第２累積ヒストグラムを作成するブロックである。なお、図４（ｂ）は、第２累積ヒストグラムを示し、横軸は各輝度（０〜６５５３５）を表し、縦軸は累積画素数を示す。したがって、６５５３５階調における累積画素数は最適画像データの総画素数と等しくなる。なお、ここでは、入力画像データが１６ビットであることから１６ビットの第２累積ヒストグラムが作成されているが、このビット数に限定されるわけではない。
【００５０】
ガンマカーブ作成部１５は、第１累積ヒストグラムと第２累積ヒストグラムとから最適ガンマカーブを作成するブロックである。本実施の形態では、入力画像データの撮像シーンの種類（例えばオーバー／アンダー）に応じて、互いに異なる形状の複数の最適ガンマカーブが作成される。
【００５１】
メモリ１６は、ガンマカーブ作成部１５により作成された最適ガンマカーブを一旦記憶するブロックであり、ＲＡＭまたはＲＯＭ等で構成されたメモリである。
【００５２】
データテーブル作成部１７は、複数の最適画像データから得られた形状の異なる複数の最適ガンマカーブに基づいて、一方の軸に入力センター値を、他方の軸に調整率をとったテーブルを３つの輝度領域に分けて作成するブロックである。ここで、入力センター値とは、１つの最適ガンマカーブにおいて、人間の視覚がグレーに感じることのできる出力輝度に対応する入力輝度をいう。また、調整率とは、１つの最適ガンマカーブを基準ガンマカーブとして設定し、この基準ガンマカーブを出力側基準で、低輝度領域，中間調領域，高輝度領域の３つの領域に分割した場合の、各領域のとりえる入力輝度の範囲を調整するためのパラメータをいう。
【００５３】
（最適ガンマカーブの作成手順）
つぎに、写真フィルムから取り込まれたある画像データと最適画像データとから最適ガンマカーブが作成される手順を図５に基づいて、具体的に説明する。
【００５４】
まず、入力部１２から入力された最適画像データから、図４（ａ）に示すような第１累積ヒストグラムが第１データ作成部１３によって作成される（Ｓ１）。ここで、各輝度における累積画素数を輝度の低い順からＡn（ｎ＝０…２５５）とする。
【００５５】
つぎに、フィルムスキャナ１によって取り込まれた入力画像データから図４（ｂ）に示すような第２累積ヒストグラムが第２データ作成部１４によって作成される（Ｓ２）。ここで、各輝度における累積画素数を輝度の低い順からＢn（ｎ＝０…６５５３５）とする。
【００５６】
そして、ガンマカーブ作成部１５において、第１累積ヒストグラムにおける最低輝度の累積画素数（Ａ0）と第２累積ヒストグラムにおける最低輝度の累積画素数（Ｂ0）とが比較される（Ｓ３）。ここで、Ｂ0≧Ａ0の場合、Ｂ0に該当する輝度を入力輝度とし、これに対してＡ0に該当する輝度を出力輝度としたガンマ値をプロットする（Ｓ４）。一方、Ｂ0＜Ａ0の場合、第２累積ヒストグラムの最低輝度がカウントアップされる。すなわち最低輝度がＢ0からＢ1へとなる。（Ｓ５）。そして、Ｓ３に戻り、Ａ0とＢ1とが比較される。このように、ガンマ値がプロットされるまで、Ｓ３およびＳ５の手順が繰り返される。
【００５７】
さらに、ガンマ値がプロットされた場合、第１累積ヒストグラムの最低輝度がカウントアップされる（Ｓ６）。すなわち最低輝度がＡ0からＡ1へとなる。そして、第１累積ヒストグラムの輝度が２５５までカウントアップされていない場合はＳ３の手順へ戻る（Ｓ７）。このようにして、Ａ255に対するＢnの値がガンマ値としてプロットされるまで、Ｓ３〜Ｓ７の手順が繰り返される。そして、Ａ255に対するＢnの値がガンマ値としてプロットされた場合は、それまでにプロットされた全てのガンマ値が補間されることにより、最適ガンマカーブが作成される（Ｓ８）。さらに、予め用意された複数種類の最適画像データに対して、上記したＳ１〜Ｓ８の処理が繰り返される（Ｓ９，ＮＯ）。
【００５８】
一方、予め用意された複数の最適画像データ全てに対して、上記したＳ１〜Ｓ８の処理が完了している場合（Ｓ９，ＹＥＳ）、複数の最適ガンマカーブの作成を終了する。なお、複数の最適ガンマカーブは上述したようにメモリ１６に記録される。
【００５９】
なお、入力画像データから作成された第２累積ヒストグラムに対して、このようにして求められた最適ガンマカーブをかけることで、第２累積ヒストグラムを図４（ｄ）に示す８ビットのヒストグラムへと変換できる。図４（ｄ）に示す８ビットのヒストグラムは、図４（ａ）に示す第１累積ヒストグラム、すなわち最適画像データから得られるヒストグラムと同じデータを示す。これは、最適ガンマカーブが入力画像の入力輝度に１対１で対応する最適画像データの輝度を表したものだからである。したがって、写真処理装置において取り込まれる画像データ（但し、最適画像データと同一種類のシーンの画像データ）に最適ガンマカーブをかけることによって、トーンが最適である最適画像データと同一の画像データを得ることができる。
【００６０】
なお、上記最適画像データは、トーンが最適なデジタル画像データであればよい。例えば、フォトレタッチソフトによりトーンが最適な最適画像データを作成しても構わない。フォトレタッチソフトによるトーン補正は一般的に「明るさ」「コントラスト」「カラーバランス」「トーンカーブ」「レベル補正」を調整できる機能を有しているが、上記最適画像データを作成する手順としては、経験的に濃度、コントラスト、カラーバランス、濃度の順に調整することが効率がよい。しかし、この順に限定されるということではない。また、上記最適画像データは、フォトレタッチソフトにより作成する他に、上記ガンマ設定装置に内蔵されていない高性能のスキャナで入力画像データを取り込む手順であっても構わない。
【００６１】
また、最適ガンマカーブを作成する手順としては、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とする手順であればよく、上記手順に特に限定されない。
【００６２】
（領域別データテーブルの作成手順）
つぎに、データテーブル作成部１７により、領域別データテーブルが作成される手順を図６のフローチャートに基づいて説明する。まず、データテーブル作成部１７は、複数の最適ガンマカーブのなかから、１の最適ガンマカーブを、基準となるガンマカーブ（デフォルト）として設定する（Ｓ１０）。そして、図７に示すように基準ガンマカーブを出力側基準で、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割する（Ｓ１１）。ここで、低輝度領域は黒〜シャドウ部とみなしたい範囲に、高輝度領域は白〜ハイライト部とみなしたい範囲に、中間調領域はその間の範囲に設定する。
【００６３】
さらに、基準ガンマカーブの各領域において、最高出力輝度と最低出力輝度との差を、最高入力輝度と最低入力輝度との差で除算すると、基準ガンマカーブの領域ごとの変化率を求めることができる（Ｓ１２）。例えば、図７に示す基準となるガンマカーブに対する変化率は以下のようにして算出される。
【００６４】
低輝度領域において、最高出力輝度と最低出力輝度との差であるｄを、最高入力輝度と最低入力輝度との差であるａで除算すると、低輝度領域における最低輝度から最高輝度までの変化率が算出される。つぎに、中間調領域において、最高出力輝度と最低出力輝度との差であるｅを、最高入力輝度と最低入力輝度との差であるｂで除算すると、中間調領域における最低輝度から最高輝度までの変化率が算出される。なお、同様の手順により、高輝度領域の変化率も求めることができる。
【００６５】
つぎに、データテーブル作成部１７は、メモリ１６から、ある最適ガンマカーブを読み出した後に、上記最適ガンマカーブを出力側基準で３分割し、各分割領域を低輝度側から、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域と設定する（Ｓ１３）。ここで、低輝度領域は黒〜シャドウ部とみなしたい範囲に、高輝度領域は白〜ハイライト部とみなしたい範囲に、中間調領域はその間の範囲に設定する。
【００６６】
そして、データテーブル作成部１７は、３分割した最適ガンマカーブについて、分割した範囲別に前記調整率を算出する（Ｓ１４）。具体的には、まず、上記最適ガンマカーブについて、各領域の変化率を求める。この変化率を求める方法は、Ｓ１２と同一手順で算出される。そして、領域別に、上記最適ガンマカーブの変化率を、基準となるガンマカーブの変化率で割ると、領域別に上記調整率を求めることができる。
【００６７】
つぎに、オペレータが、上記最適ガンマカーブにおいて、人間の視覚がグレーに感じることのできる出力輝度を決定し、この出力輝度に対応する入力輝度を、最適ガンマカーブの入力センター値と定める。そして、データテーブル作成部１７は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記入力センター値を、画像を構成する各画素の「平均輝度」とみなして、一方の軸を平均輝度（入力センター値）とし、他方の軸を調整率としたデータテーブルを領域ごとに用意して（領域別データテーブル）、上記最適ガンマカーブの入力センター値に対する調整率を、領域別にプロットする（Ｓ１５）。
【００６８】
そして、予め用意された複数種類のシーンの画像データに対して、上記したＳ１３〜Ｓ１６の処理が繰り返される（Ｓ１６，ＮＯ）。
【００６９】
一方、予め用意された複数のシーンの画像データ全てに対して、上記したＳ１０〜Ｓ１６の処理を行い、領域別の補正率のプロットが完了している場合（Ｓ１６，ＹＥＳ）、プロットした各点を補間することにより、３種類（低輝度領域／中間調領域／高輝度領域）の領域別データテーブルを完成させる（Ｓ１７）。なお、補間する手順としては、図９（ａ）に示すように、ある程度の範囲に収まる複数の点の平均値を求めた後、図９（ｂ）に示すように、この平均値の各点を直線補間することによって、領域別データテーブルを作成することも可能である。このような手順により、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すような領域別データテーブルを作成することができる。
【００７０】
（画像処理方法）
本発明に係る画像処理方法は、主として、デジタル写真処理装置（以下、「写真処理装置とする」における画像処理に適用されるものである。したがって、以下では、まず写真処理装置の概略構成について説明する。
【００７１】
本実施の形態に係る写真処理装置は、写真フィルムに記録されている画像を、感光材料としての印画紙上に焼き付けるものであり、図１０に示すように、フィルムスキャナ５１と画像処理部５２と露光部５３とを備えている。
【００７２】
フィルムスキャナ５１は、上述したガンマ設定装置におけるフィルムスキャナ１と同一の構成であるので、ここではその説明を省略する。
【００７３】
画像処理部５２は、写真フィルムの１コマの画像を構成する各画素のＲＧＢの画像データに基づいて、上記画像の輝度（階調）を補正する処理を行うものである。つまり、画像処理部５２は、フィルムスキャナ５１から送られてきたＲＧＢの画像データに基づいて、輝度の補正値をＲＧＢごとに算出し、これらの情報を露光部５３に出力する。なお、画像処理部５２の詳細な構成については後述する。
【００７４】
画像処理部５２は、写真処理装置に組み込まれたマイクロプロセッサおよび／またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などに構成されていてもよいし、装置の外部に設けられたＰＣ（Personal Computer）によって構成されてよい。また、画像処理部５２は、フィルムスキャナ５１からの画像データを一時的に格納するメモリ（図示せず）を備えている。
【００７５】
露光部５３は、画像処理部５２にて補正されたＲＧＢのデジタル画像データに基づいて光変調素子の各画素を駆動することにより、印画紙を露光するためのものである。上記の光変調素子としては、例えばＰＬＺＴ露光ヘッド、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＬＣＳ（液晶シャッタ）、ＬＥＤパネル、レーザー、ＦＯＣＲＴ（Fiber Optic Cathode Ray Tube）、ＣＲＴが挙げられる。
【００７６】
つぎに、本発明の特徴である画像処理部５２について説明する。画像処理部５２は、第１濃度補正部５４、ガンマカーブ調整部５５、第２濃度補正部５６より構成される。
【００７７】
第１濃度補正部５４は、フィルムスキャナ５１によって、写真フィルムから取り込まれて、送られてくるＲＧＢの画像データを、フィルムの感光特性を考慮して、人間の視覚特性に適した画像データに補正するブロックである。より具体的には、第１濃度補正部５４は、図１１に示すような露光濃度特性曲線を用いてフィルムスキャナ５１からの入力値を出力値に変換する。これにより、フィルムスキャナ５１にて得られる画像データの明暗を、人間の視覚特性に適したグラデーションに変換することができる。なお、図１１は、ネガフィルム用の露光濃度特性曲線を示す。
【００７８】
ガンマカーブ調整部５５は、入力画像データおよび図８に示す領域別データテーブルに基づいて、ガンマ補正で使用されるガンマカーブの形状を調整するブロックである。具体的には、ガンマカーブ調整部５５は、図示しない補正演算用ＬＵＴ（Look Up Table）に設定されている、基準となるガンマカーブ（デフォルト）の形状を調整するものである。
【００７９】
第２濃度補正部５６は、フィルムスキャナ５１からの入力画像データに対して、用いる印画紙に応じた適切な明暗を印画紙上で出すためのガンマ補正を行うブロックである。一般的に、ガンマ補正には、図１２に示すような濃度特性曲線としてのガンマカーブが用いられるが、本実施の形態では、領域別データテーブルの作成時に予め定められている基準となるガンマカーブ（図７に示す）を用いる点に特徴がある。より具体的には、第２濃度補正部５６は、補正演算用ＬＵＴに設定されている基準となるガンマカーブを用い、フィルムスキャナ５１からの入力値（入力輝度）を出力値（出力輝度）に変換する。このガンマ補正を行うことにより、焼き付けられる印画紙の感光特性を考慮して、人間の視覚特性に適した明暗の画像を印画紙に焼き付けることができる。
【００８０】
次に、上記写真処理装置にて実行される画像処理および写真焼き付けの手順を図１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００８１】
まず、フィルムスキャナ５１が、写真フィルムに記録されている画像から、デジタル画像データを取得し、これを画像処理部５２の第１濃度補正部５４へ送る（Ｓ２１）。そして、このようにして読み込まれたデジタル画像データが第１濃度補正部５４に入力すると、第１濃度補正部５４は、図１１に示した露光濃度特性曲線を用いて、Ｒ,Ｇ,Ｂの入力画像データを、人間の視覚特性に適したグラデーションを示す画像データに変換する（Ｓ２２）。これにより、フィルムの感光特性を考慮して、人間の視覚特性に応じたグラデーションを示す入力画像データを得ることができる。
【００８２】
なお、写真フィルムに含まれる輝度情報は、０から２５５までの２５６階調（８ビット）や、０から４０９５までの４０９６階調（１２ビット）、または０から６５５３５までの６５５３５（１６ビット）のいずれであってもよい。いずれの場合でも、値が小さいほど濃度が濃く、値が大きいほど濃度が薄いことを示している。
【００８３】
第１濃度補正部５４によって変換処理がなされたデジタル画像データは、ガンマカーブ調整部５５へ送られる。そして、ガンマカーブ調整部５５は、１コマの入力画像データについて、各画素の平均輝度を、ＲＧＢごとに算出する（Ｓ２３）。さらに、ガンマカーブ調整部５５は、Ｓ２３で算出した各画素の平均輝度から輝度領域別の調整率を検出する（Ｓ２４）。より具体的に言えば、上記平均輝度と入力センター値とを同等とみなして、Ｓ２３で算出した平均輝度に対応する補正率を、図６（ａ）〜図６（ｃ）の領域別データテーブルから、領域ごとに検出する。
【００８４】
その後、ガンマカーブ調整部５５は、図示しない補正演算用ＬＵＴに設定されている基準となるガンマカーブ（デフォルト）の形状を調整する。具体的には、図１３（ａ）に示すように、基準となるガンマカーブ（デフォルト）を出力側基準で、低輝度領域と中間調領域と高輝度領域に３分割する。なお、低輝度領域は黒〜シャドウ部とみなしたい範囲に、高輝度領域は白〜ハイライト部とみなしたい範囲に、中間調領域はその間の範囲に設定する。次に、ガンマカーブ調整部５５は、基準となるガンマカーブ（デフォルト）において、Ｓ２４で検出した領域ごとの調整率を、各領域における入力輝度差に掛ける（Ｓ２５）。すなわち、低輝度領域における入力輝度差であるｇに、低輝度領域の調整率０．５を掛けると、低輝度領域の入力輝度差は０．５ｇとなる。さらに、中間調領域における入力輝度差であるｈに、中間調領域の調整率０．９８を掛けると、中間調領域における入力輝度差は、０．９８ｈとなる。同様の計算で、高輝度領域における入力輝度差は１．２０ｉとなる。
【００８５】
そして、ガンマカーブ調整部５５は、図１３（ａ）に示す、基準となるガンマカーブ（デフォルト）の各領域において、出力輝度差を一定としながら、Ｓ２５で算出した入力輝度差に基づいて入力輝度の圧縮または伸張をおこなう（Ｓ２６）。これにより、図１３（ａ）の基準となるガンマカーブ（デフォルト）の各領域におけるガンマカーブは、図１３（ｂ）に示すように、圧縮または伸張される。
【００８６】
さらに、ガンマカーブ調整部５５は、図１３（ｂ）に示す各領域別に圧縮または伸張されたガンマカーブを接続する（Ｓ２７）。より具体的に言えば、低輝度領域のガンマカーブを固定し、中間調領域および高輝度領域の曲線を低輝度方向または高輝度方向にシフトさせることにより、各曲線を接続する。これにより、図１３（ｃ）に示すようなガンマカーブを得ることができる。そして、このようにして調整されたガンマカーブは、補正演算用ＬＵＴに設定される
つぎに、デジタル画像データは、ガンマカーブ調整部５５から第２濃度補正部５６へ送られる。さらに、第２濃度補正部５６は、調整されたガンマカーブに基づいて、デジタル画像データにガンマ補正を施す（Ｓ２８）。その後、ガンマ補正処理がなされたデジタル画像データに基づいた画像が、図示しないモニターに表示される（Ｓ２９）。そして、オペレータが表示画像を確認した後、デジタル画像データが画像処理部５２から出力され、露光部５３は、出力されたデジタル画像データに基づいて、印画紙に画像を焼き付ける（Ｓ３０）。
【００８７】
なお、図１３（ｃ）では、低輝度領域調整率を０．５０、中間調領域調整率０．９８、高輝度領域調整率１．２０である場合における、調整後のガンマカーブを示しているが、他の例として、低輝度領域調整率を１．２０、中間調領域調整率１．００、高輝度領域調整率１．８０である場合における、調整後のガンマカーブを示す。
【００８８】
すなわち、上記手順によれば、まず、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割する。そして、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の平均値を求める。さらに、入力画像の輝度の平均値がわかれば、上記データテーブルより、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を領域別に求めることができる。
【００８９】
つぎに、基準となるガンマカーブの各領域において、とり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、とり得る入力輝度の範囲に、入力画像に応じた各領域別の調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、出力画像のとりえる輝度範囲を制限することなく、ガンマカーブの形状を調整するができる。
【００９０】
一方、入力画像の平均値と、その入力画像を最適に処理することができるガンマカーブの形状（変化率）とは、輝度領域別に、所定の相関関係にあることが知られている。したがって、上記手順によれば、入力画像の平均値に応じて、ガンマカーブの形状を、輝度領域別に最適に調整することができるので、入力画像の種類（例えば、オーバー露出と適正露光とが混在する画像／アンダー露出と適正露出とが混在する画像）に関わりなく、画像処理（ガンマ補正）を実現することにより、良質な出力画像を得ることができる。
【００９１】
また、一般的にガンマカーブの最適な形状は、処理対象となる画像の種類に応じて異なるものである。ここで、処理対象となる画像を構成する各画素の平均輝度と、その画像を最適に処理するためのガンマカーブの変化率とは、表１に示すように、ガンマカーブの輝度領域別に異なる相関関係にあることを本願発明者は解明した。
【００９２】
【表１】
【００９３】
ここで、上記手順によれば、基準となるガンマカーブを出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、領域ごとに異なるデータテーブルを設定する。よって、基準となるガンマカーブにおいて、とりえる入力輝度の範囲に、領域別に異なる調整率をかけることにより、基準となるガンマカーブを領域別に圧縮または伸張させることができる。その後に、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、基準となるガンマカーブの形状を領域別に調整できる。
【００９４】
これにより、ガンマカーブの形状の調整度合いを、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分けてコントロールすることができ、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、最適なガンマカーブを作成できる。すなわち、処理対象となる画像の種類に応じて、ガンマカーブを、輝度領域ごとに最適な形状に調整することができる。したがって、例えば、中間調部分とシャドウまたはハイライト部分とが混在する画像であっても、ガンマカーブの形状を領域別に最適なものとできるので、最適な画像処理（ガンマ補正）を実現することができる。
【００９５】
また、このように３分割することで、低輝度領域においては黒の階調を調整でき、中間調領域においては画像全体のコントラスト感を調整でき、高輝度領域においては白の階調を調整することができる。
【００９６】
なお、上記手順によれば、基準となるガンマカーブを出力側基準で、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に３分割すると共に、領域ごとにデータテーブルを設定しているが、特に分割数は複数であれば３に限定されない。
【００９７】
また、上記、領域別データテーブルを作成する手順は、互いに異なる形状の複数の最適ガンマカーブから、いずれか１の最適ガンマカーブを、基準となるガンマカーブと設定し、上記複数の最適ガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割するステップと、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とするステップと、上記複数の最適ガンマカーブについて、各最適ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とするステップと、領域別に用意されたテーブルに、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとから上記データテーブルを設定する手順である。
【００９８】
上記手順によれば、互いに異なる複数の最適ガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の輝度変化率とし、その領域の輝度変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の輝度変化率を割った値を上記調整率とする。これにより、入力画像データの平均輝度に応じて、基準となるガンマカーブの入力輝度のとり得る値に上記調整率をかけ、基準となるガンマカーブを圧縮または伸張することで、上記複数の最適ガンマカーブのうち、いずれか１の最適ガンマカーブの形状を再現することができる。
【００９９】
つぎに、上記複数の最適ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とみなす。すなわち、画像を構成する各画素の平均輝度に対しての、その画像に最適な上記調整率を求めることができる。
【０１００】
したがって、領域別に用意されたテーブルに、上記入力センター値に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとにより上記データテーブルを設定することができる。
【０１０１】
また、上記複数の最適ガンマカーブを作成する手順は、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得するステップと、上記最適デジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するステップと、補正対象となるデジタル画像データを取得するステップと、上記補正対象となるデジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するステップと、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とするように、最適ガンマカーブを設定する。
【０１０２】
上記手順によれば、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するため、最適デジタル画像データにおける各輝度の累積画素数を求めることができる。ここで、第１累積ヒストグラムにおける各輝度の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。
【０１０３】
また、補正対象となるデジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するため、取得したデジタル画像データにおける輝度の各段階の累積画素数を求めることができる。ここで、第２累積ヒストグラムにおける各段階の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。したがって、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と１対１で対応する第１累積ヒストグラムの各輝度を検出することができる。すなわち、補正対象となる入力輝度に対応する最適画像データの各輝度を出力輝度とした最適ガンマカーブを設定できる。
【０１０４】
なお、上記平均値は、中央値（メジアン）、最頻度モード等であってもよい。すなわち代表値であれば、平均値に限定されない。
【０１０５】
また、本実施の形態における画像処理方法は、写真処理装置に限定されるものではなく、デジタル画像処理がなされる装置であれば適用することができ、写真処理装置に限定されるものではない。
【０１０６】
なお、本実施の形態において、写真処理装置は、写真フィルムから入力画像データを取り込む構成となっているが、写真フィルムに限定されるものではない。例えば、デジタルカメラにより取り込まれたデジタル画像データであっても構わない。この場合、フィルムスキャナ５１は必要なく、外部からデジタル画像データを入力することになる。
【０１０７】
また、本実施の形態における画像処理は、カラー画像であってもモノクロ画像であっても構わない。
【０１０８】
ところで、以上の実施の形態で示した手順は、プログラムで実現することが可能である。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。本発明では、この記録媒体として、画像処理部２で処理が行われるために必要な図示していないメモリ（例えばＲＯＭそのもの）であってもよいし、また図示していないが外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。
【０１０９】
上記いずれの場合においても、格納されているプログラムはマイクロプロセッサ（図示せず）のアクセスにより実行される構成であってもよいし、格納されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムを図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードすることにより、そのプログラムが実行される構成であってもよい。この場合、ダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【０１１０】
ここで上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピーディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。
【０１１１】
また、本発明においてはインターネットを含む通信ネットワークと接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。尚、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであってもよい。
【０１１２】
最後に、上述した実施の形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の画像処理方法は、以上のように、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割し、画像の輝度の代表値に対して、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を定めたデータテーブルを上記領域別に設定し、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求め、求めた代表値と上記データテーブルとから、入力画像に応じた調整率を領域ごとに検出し、領域ごとで、基準となるガンマカーブのとり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲に入力画像に応じた調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することを特徴とする。
【０１１４】
入力画像の代表値と、その入力画像を最適に処理することができるガンマカーブの形状（変化率）とは、輝度領域別に、所定の相関関係にあることが知られている。それゆえ、上記手順によれば、入力画像の代表値に応じて、ガンマカーブの形状を、輝度領域別に最適に調整することができるので、入力画像の種類（例えば、オーバー露出と適正露光とが混在する画像／アンダー露出と適正露出とが混在する画像）に関わりなく、画像処理（ガンマ補正）を実現することにより、良質な出力画像を得ることができるという効果を奏する。
【０１１５】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、上記画像を構成する輝度の代表値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度としてもよい。
【０１１６】
上記手順によれば、画像を構成する各画素の平均輝度は、容易に算出することができるという効果を奏する。
【０１１７】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、基準となるガンマカーブを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割すると共に、領域ごとに異なるデータテーブルを設定することとしてもよい。
【０１１８】
一般的にガンマカーブの最適な形状は、処理対象となる画像の種類に応じて異なるものである。ここで、処理対象となる画像を構成する各画素の平均輝度と、その画像を最適に処理するためのガンマカーブの変化率とは、ガンマカーブの低輝度領域、中間調領域、高輝度領域ごとで異なる相関関係にあることが知られている。
【０１１９】
それゆえ、ガンマカーブの形状の調整度合いを、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分けてコントロールすることができ、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、最適なガンマカーブを作成できるという効果を奏する。
【０１２０】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、互いに異なる形状の複数のガンマカーブから、いずれか１のガンマカーブを、基準となるガンマカーブとして設定するステップ、上記複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割するステップ、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に、基準となるガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とするステップ、上記複数のガンマカーブについて、各ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とするステップ、領域別に用意されたテーブルに、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップから上記データテーブルを設定することとしてもよい。
【０１２１】
互いに異なる複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の輝度変化率とし、その領域の輝度変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の輝度変化率を割った値を上記調整率とする。つぎに、上記複数のガンマカーブの入力センター値をそれぞれ求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とみなす。これにより、画像を構成する各画素の平均輝度に対しての、その画像に最適な上記調整率を求めることができる。
【０１２２】
したがって、領域別に用意されたテーブルに、上記入力センター値に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとにより上記データテーブルを設定することができるという効果を奏する。
【０１２３】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得するステップ、上記最適デジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するステップ、補正対象となるデジタル画像データを取得するステップと、上記補正対象となるデジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するステップ、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とするようにガンマカーブを設定し、該ガンマカーブを最適デジタル画像データのシーンごとに複数作成するステップを備えていてもよい。
【０１２４】
上記手順によれば、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するため、最適デジタル画像データにおける各輝度の累積画素数を求めることができる。ここで、第１累積ヒストグラムにおける各輝度の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。
【０１２５】
また、補正対象となるデジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するため、取得したデジタル画像データにおける輝度の各段階の累積画素数を求めることができる。ここで、第２累積ヒストグラムにおける各段階の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。したがって、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と１対１で対応する第１累積ヒストグラムの各輝度を検出することができる。すなわち、補正対象となる入力輝度に対応する最適画像データの各輝度を出力輝度としたガンマカーブを設定できるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、フォトレタッチソフトによりトーンが最適な最適デジタル画像データを作成するステップをさらに備えることとしてもよい。
【０１２７】
ここで、フォトレタッチソフトによれば、グラフィカルユーザーインターフェイスにより画像データを調整できる。しかも、フォトレタッチソフトによるトーン補正は一般的に「明るさ」「コントラスト」「トーンカーブ」「レベル補正」を独立したパラメータとして調整でき、上記調整がリアルタイムで表示中の画像に反映される。したがって、上記ステップを備えることにより、簡易かつ瞬時に最適な最適デジタル画像データを作成することができるという効果を奏する。
【０１２８】
本発明の画像処理プログラムは、以上のように、上記画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０１２９】
上記構成によれば、上記画像処理プログラムをコンピュータに実行させることにより、上述した画像処理方法を実現することができる。
【０１３０】
本発明の画像処理プログラムを記録した記録媒体は、以上のように、上記画像処理プログラムをコンピュータにて読み取り可能に記録してなることを特徴とする。
【０１３１】
上記構成によれば、上記記録媒体に記録された画像処理プログラムをコンピュータが実行することにより、上述した本発明の画像処理プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る写真処理装置が実行する画像処理方法および写真処理の手順を示したフローチャートである。
【図２】本実施の形態に係るデータテーブル作成装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るデータテーブルおよび写真処理装置に備えられているフィルムスキャナの概略構成図である。
【図４】上記データテーブル作成装置によって作成されるデータを示し、（ａ）は第１累積ヒストグラムであり、（ｂ）は第２累積ヒストグラムであり、（ｃ）は最適ガンマカーブであり、（ｄ）は上記第２累積ヒストグラムに上記ガンマカーブを掛けて得られるヒストグラムである。
【図５】上記最適ガンマカーブの作成手順を示したフローチャートである。
【図６】上記データテーブル作成装置によって作成される領域別データテーブルの作成手順を示したフローチャートである。
【図７】基準となるガンマカーブを示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、上記領域別データテーブルを示したグラフである。
【図９】（ａ）（ｂ）は、上記データテーブルの補間処理方法を示した説明図である。
【図１０】本実施の形態に係る写真処理装置の構成を示したブロック図である。
【図１１】露光濃度特性曲線を示したグラフである。
【図１２】ガンマカーブを示したグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、基準となるガンマカーブの形状を調整する手順を示した説明図である。
【図１４】本実施の形態の最適ガンマカーブおよび領域別データテーブルの作成および画像処理方法の概略を示した説明図である。
【符号の説明】
５２ 画像処理部
５３ 露光部
５４ 第１濃度補正部
５５ ガンマカーブ調整部
５６ 第２濃度補正部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ撮像デバイス等によって入力したデジタル画像から、モニターまたは写真処理装置等のプリンタに良質な画像を出力できる画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、デジタル写真処理の分野では、例えば、撮像素子により写真フィルムを測光して得られるコマごとのＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の画像データ（デジタル画像データ）に基づいて画質の良好な画像を印画紙（感光材料）に焼き付けるため、画像の輝度を補正する処理が行われている。この輝度の補正方法としては、ガンマカーブ（濃度特性曲線ともいう）によるガンマ補正が広く知られている。以下、上記ガンマ補正について説明する。
【０００３】
一般的に、入力画像データの階調に対して、印画紙が発色するグラデーションは一致しない。したがって、印画紙が発色するグラデーションが人間の視覚特性に適したものになるように、入力画像データを補正する必要がある。そこで、入力画像データに対して、ガンマカーブをかけるガンマ補正を施すことにより、印画紙が発色するグラデーションを人間の視覚特性に応じたものにすることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ガンマカーブによるガンマ補正では、入力画像データの撮像シーンによっては、適切な出力画像データを得られないという問題が起こりえる。例えば、オーバー／アンダー露出（露光過多／露光過少）で撮影されたフィルムから取り込んだ入力画像データを補正する場合は、入力輝度に対して出力輝度が、極めて弱くなるように補正される。これは、オーバー露光やアンダー露光に基づく入力画像データにおいては、各画素の輝度が低輝度（シャドウ部）または高輝度（ハイライト部）に偏り過ぎている一方で、図１２に示すように、ガンマカーブにおけるシャドウ部およびハイライト部の傾斜率は緩やかだからである。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、入力画像に取り込まれた撮像シーンの種類に応じて、上記ガンマカーブの補正強度（補正量）を調整する方法がある。この方法によれば、オーバー露出やアンダー露出に基づく入力画像データを処理する場合に、上記ガンマカーブの補正強度を高く調整することで、適切な補正を行うことができる。ところが、この方法では、上記ガンマカーブの各入力輝度に対する補正強度を均一に調整することが可能であるが、ある領域の入力輝度に対してのみ補正強度を調整することはできないため、以下に示すような問題が生じる。
【０００６】
例えば、中間調に係る部分とシャドウ部分とが混在するシーンの入力画像を処理する場合、シャドウ部分の輝度を適切に補正するために上記ガンマカーブの各入力輝度の補正強度を均一に調整すると、シャドウ部分の輝度は適切に補正されるが、中間調に係る部分の輝度は必要以上に強く補正されてしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、入力画像の種類に応じてガンマカーブの形状に調整を施すことにより、良質な出力画像を得ることができる画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理方法は、上記の課題を解決するために、入力画像を構成する各画素の輝度を、ガンマカーブにより出力輝度に変換する画像処理方法であって、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割し、画像の輝度の代表値に対して、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を定めたデータテーブルを上記領域別に設定し、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求め、求めた代表値と上記データテーブルとから、入力画像に応じた調整率を領域ごとに検出し、領域ごとで、基準となるガンマカーブのとり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲に入力画像に応じた調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することを特徴とする。
【０００９】
上記手順によれば、まず、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割する。そして、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求める。さらに、入力画像の輝度の代表値がわかれば、上記データテーブルより、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を領域別に検出ことができる。
【００１０】
つぎに、基準となるガンマカーブの各領域において、とり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、とり得る入力輝度の範囲に、入力画像に応じた各領域別の調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、出力画像のとりえる輝度範囲を制限することなく、ガンマカーブの形状を調整するができる。
【００１１】
一方、入力画像の代表値と、その入力画像を最適に処理することができるガンマカーブの形状（変化率）とは、輝度領域別に、所定の相関関係にあることが知られている。したがって、上記手順によれば、入力画像の代表値に応じて、ガンマカーブの形状を、輝度領域別に最適に調整することができるので、入力画像の種類（例えば、オーバー露出と適正露光とが混在する画像／アンダー露出と適正露出とが混在する画像）に関わりなく、画像処理（ガンマ補正）を実現することにより、良質な出力画像を得ることができる。
【００１２】
なお、上記代表値は、平均値、中央値（メジアン）、最頻度モード等を含む概念である。
【００１３】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、上記画像を構成する輝度の代表値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度としてもよい。
【００１４】
上記手順によれば、画像を構成する各画素の平均輝度は、容易に算出することができ、上記画像を構成する輝度の代表値として扱うことが可能である。
【００１５】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、基準となるガンマカーブを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割すると共に、領域ごとに異なるデータテーブルを設定することとしてもよい。
【００１６】
一般的にガンマカーブの最適な形状は、処理対象となる画像の種類に応じて異なるものである。ここで、処理対象となる画像を構成する各画素の平均輝度と、その画像を最適に処理するためのガンマカーブの変化率とは、ガンマカーブの低輝度領域、中間調領域、高輝度領域ごとで異なる相関関係にあることが知られている。
【００１７】
ここで、上記手順によれば、基準となるガンマカーブを出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、領域ごとに異なるデータテーブルを設定する。よって、基準となるガンマカーブにおいて、とりえる入力輝度の範囲に、領域別に異なる調整率をかけることにより、基準となるガンマカーブを領域別に圧縮または伸張させることができる。その後に、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、基準となるガンマカーブの形状を領域別に調整できる。
【００１８】
これにより、ガンマカーブの形状の調整度合いを、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分けてコントロールすることができ、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、最適なガンマカーブを作成できる。すなわち、処理対象となる画像の種類に応じて、ガンマカーブを、輝度領域ごとに最適な形状に調整することができる。したがって、例えば、中間調部分とシャドウまたはハイライト部分とが混在する画像であっても、ガンマカーブの形状を領域別に最適なものとできるので、最適な画像処理（ガンマ補正）を実現することができる。
【００１９】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、互いに異なる形状の複数のガンマカーブから、いずれか１のガンマカーブを、基準となるガンマカーブとして設定するステップ、上記複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割するステップ、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に、基準となるガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とするステップ、上記複数のガンマカーブについて、各ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とするステップ、領域別に用意されたテーブルに、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップから上記データテーブルを設定することとしてもよい。
【００２０】
ここで、入力センター値とは、あるガンマカーブにおいて、視覚的にグレー（白と黒との中間点）に見える出力輝度に対する入力輝度をいう。また、ある画像を構成する各画素の平均輝度と同一の入力センター値を示すガンマカーブは、上記ある画像に対して良好なガンマ補正を施すことが経験的に知られている。
【００２１】
上記手順によれば、互いに異なる複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の輝度変化率とし、その領域の輝度変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の輝度変化率を割った値を上記調整率とする。これにより、基準となるガンマカーブの入力輝度のとり得る値に上記調整率をかけ、基準となるガンマカーブを圧縮または伸張することで、上記複数のガンマカーブのうち、いずれか１のガンマカーブの形状を再現することができる。
【００２２】
つぎに、上記複数のガンマカーブの入力センター値をそれぞれ求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とみなす。これにより、画像を構成する各画素の平均輝度に対しての、その画像に良好な上記調整率を求めることができる。
【００２３】
したがって、領域別に用意されたテーブルに、上記入力センター値に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとにより上記データテーブルを設定することができる。
【００２４】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得するステップ、上記最適デジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するステップ、補正対象となるデジタル画像データを取得するステップ、上記補正対象となるデジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するステップ、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とするようにガンマカーブを設定し、該ガンマカーブを最適デジタル画像データのシーンごとに複数作成ステップを備えていてもよい。
【００２５】
上記手順によれば、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するため、最適デジタル画像データにおける各輝度の累積画素数を求めることができる。ここで、第１累積ヒストグラムにおける各輝度の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。
【００２６】
また、補正対象となるデジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するため、取得したデジタル画像データにおける輝度の各段階の累積画素数を求めることができる。ここで、第２累積ヒストグラムにおける各段階の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。したがって、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と１対１で対応する第１累積ヒストグラムの各輝度を検出することができる。
【００２７】
すなわち、補正対象となる入力輝度に対応する最適画像データの各輝度を出力輝度としたガンマカーブを設定できる。ここで、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データとは、例えば、画像のトーンが最適な状態である画像データをいう。よって、デジタル画像データの入力輝度をトーンが最適な輝度に変換することができる最適なガンマカーブを設定することができる。
【００２８】
そして、該最適なガンマカーブを最適デジタル画像データのシーンごとに複数作成するので、「互いに異なる形状の複数のガンマカーブ」を最適に作成することができる。
【００２９】
また、最適デジタル画像データは、例えば、フォトレタッチソフトにより作成しても構わない。フォトレタッチソフトにより作成する他に、高性能のスキャナでデジタル画像データを取り込む手順であっても構わない。
【００３０】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、フォトレタッチソフトによりトーンが最適な最適デジタル画像データを作成するステップをさらに備えることとしてもよい。
【００３１】
従来なされているガンマカーブの形状を調整する手順によれば、濃度、色、コントラスト等の要素を独立して調整することができない。一方、トーンが最適な最適デジタル画像データを作成するためには、濃度、色、コントラスト等の要素を同時に調整しなければならないので、ガンマカーブの形状を調整する手順では、そのような調整が困難である。
【００３２】
ここで、フォトレタッチソフトによれば、グラフィカルユーザーインターフェイスにより画像データを調整できる。しかも、フォトレタッチソフトによるトーン補正は一般的に「明るさ」「コントラスト」「トーンカーブ」「レベル補正」を独立したパラメータとして調整でき、上記調整がリアルタイムで表示中の画像に反映される。したがって、上記ステップを備えることにより、簡易かつ瞬時に最適な最適デジタル画像データを作成することができる。
【００３３】
本発明の画像処理プログラムは、上記画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、上記画像処理プログラムをコンピュータに実行させることにより、上述した画像処理方法を実現することができる。
【００３５】
本発明の画像処理プログラムを記録した記録媒体は、上記画像処理プログラムをコンピュータにて読み取り可能に記録してなることを特徴とする。
【００３６】
上記構成によれば、上記記録媒体に記録された画像処理プログラムをコンピュータが実行することにより、上述した本発明の画像処理プログラムを実現することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図１４に基づいて以下に説明する。
【００３８】
本発明の画像処理方法は、写真処理装置に設定されているガンマカーブ（濃度特性曲線ともいう）の形状を、入力画像の種類（オーバー露出／アンダー露出／中間調等）に応じて調整する手順である。具体的に、この手順は、領域別データテーブル（後述する）を用いることにより、入力画像の種類に応じて基準となるガンマカーブ（デフォルト）の形状を調整するものである。また、この領域別データテーブルは、互いに形状の異なる複数のガンマカーブから作成され、上記複数のガンマカーブは、あらゆる種類のシーン（オーバー露出／アンダー露出／中間調等）の最適画像データ（後述する）からシーンに応じて得られるものである。
【００３９】
すなわち、本実施の形態は、図１４に示すように、予め用意されたあらゆる種類のシーンの最適な画像データに基づき、シーンの種類ごとに最適なガンマカーブ（以下、最適ガンマカーブという）を作成し（図１４の▲１▼）、上記複数の最適ガンマカーブから領域別データテーブルを作成（図１４の▲２▼）する。そして、上記領域別データテーブルと基準となるガンマカーブ（デフォルト）とを写真処理装置に設定し、これらを用いて本発明の画像処理方法を実行する（図１４の▲３▼）。したがって、以下では、最適ガンマカーブおよび領域別データテーブルを作成できるデータテーブル作成装置の構成について説明した後に、最適ガンマカーブの作成手順、領域別データテーブルの作成手順、本発明の画像処理方法をこの順に従って説明する。
【００４０】
（データテーブル作成装置の構成）
まず、最適ガンマカーブおよび領域別データテーブルを作成するためのデータテーブル作成装置の概略構成を以下に説明する。上記データテーブル作成装置は、図２に示すように、フィルムスキャナ１と画像処理部２とを備えている。
【００４１】
フィルムスキャナ１は、図３に示すように、写真フィルムに光を照射するスキャナ光源２１と、写真フィルムを搬送するためのフィルムキャリア２２とスキャナ光源２１から出射され、上記写真フィルムを透過する光を測光することによって上記写真フィルムに記録された画像を取り込むスキャナユニット２３とで構成されている。
【００４２】
スキャナ光源２１は、光を出射するハロゲンランプ２４と熱線吸収フィルタ２５と調光フィルタ２６とミラー２７とレンズボックス２８とを、光の進行方向に沿ってこの順で備えている。また、スキャナユニット２３はスキャナレンズ２９とミラー３０と３枚式のＣＣＤ（charge coupled device）３１とを光の進行方向に沿ってこの順で備えている。また、ＣＣＤ３１は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital)変換部３２と接続されている。
【００４３】
したがって、ハロゲンランプ２４から出射された光は、熱線吸収フィルタ２５にて熱線成分が除去されて調光フィルタ２６に入射し、調光フィルタ２６にて調光された後、ミラー２７にて進行方向が変えられてレンズボックス２８に入射する。レンズボックス２８では、入射光がむらのない光に拡散され、この光がフィルムキャリア２２にて支持されている写真フィルムに照射される。
【００４４】
そして、写真フィルムを透過した光は、スキャナレンズ２９にて、ミラー３０を介してＣＣＤ３１の受光面に入射する。そして、ＣＣＤ３１は、各画素での受光量に応じたアナログの電気信号をＲＧＢごとにＡ／Ｄ変換部３２に送り、これらの信号がＡ／Ｄ変換部３２にて入力画像データに変換される。これにより、写真フィルムに記録されている画像の各画素の入力画像データがＲＧＢごとに得られることになる。これらの入力画像データは、画像処理部２に送られる。なお、本実施の形態において、上記入力画像データは、１６ビットのデータとするがこれに限定されるわけではない。例えば、０〜２５５までの８ビットのデータ、０〜４０９５までの１２ビットのデータなどを考えることができる。
【００４５】
画像処理部２は、フィルムスキャナ１からの入力画像データおよび、入力部１２からの最適画像データから、最適ガンマカーブを作成するブロックである。また、画像処理部２は、データテーブル作成装置に組み込まれたマイクロプロセッサおよび／またはＤＳＰ（Digital Signal Processor)などによって構成されてもよいし、装置の外部に設けられたＰＣ（Personal Computer）によって構成されていてもよい。
【００４６】
次に、画像処理部２の構成について詳細に説明する。画像処理部２は図２に示すように、入力部１２、第１データ作成部１３、第２データ作成部１４、ガンマカーブ作成部１５、メモリ１６、データテーブル作成部１７を備えている。
【００４７】
入力部１２は、最適画像データを入力するためのブロックである。なお、最適画像データとは、フィルムスキャナ１から取り込まれる入力画像データ（補正対象となるデジタル画像データ）のシーンと同一撮像シーンの画像データであって、最適なトーンに調整された画像データをいう。ここで、トーンとは、画像の濃度、色、コントラスト等の要素をいう。また、最適画像データはＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各色成分ごとに入力される。なお、ここでは８ビットの最適画像データを入力することとするが、このビット数に限定されるわけではない。
【００４８】
第１データ作成部１３は、ＲＧＢごとの最適画像データから輝度を演算し、各輝度に属する画素数を求め、低段階側の輝度から画素数を累積した第１累積ヒストグラムを作成するブロックである。なお、図４（ａ）は、第１累積ヒストグラムを示し、横軸は各輝度（０〜２５５，８ビット）を表し、縦軸は累積画素数を示す。したがって、輝度が２５５における累積画素数は最適画像データの総画素数と等しくなる。
【００４９】
第２データ作成部１４は、フィルムスキャナ１によって取り込まれたＲＧＢごとの入力画像データの各輝度に属する画素数を求め、低段階側の輝度から画素数を累積した第２累積ヒストグラムを作成するブロックである。なお、図４（ｂ）は、第２累積ヒストグラムを示し、横軸は各輝度（０〜６５５３５）を表し、縦軸は累積画素数を示す。したがって、６５５３５階調における累積画素数は最適画像データの総画素数と等しくなる。なお、ここでは、入力画像データが１６ビットであることから１６ビットの第２累積ヒストグラムが作成されているが、このビット数に限定されるわけではない。
【００５０】
ガンマカーブ作成部１５は、第１累積ヒストグラムと第２累積ヒストグラムとから最適ガンマカーブを作成するブロックである。本実施の形態では、入力画像データの撮像シーンの種類（例えばオーバー／アンダー）に応じて、互いに異なる形状の複数の最適ガンマカーブが作成される。
【００５１】
メモリ１６は、ガンマカーブ作成部１５により作成された最適ガンマカーブを一旦記憶するブロックであり、ＲＡＭまたはＲＯＭ等で構成されたメモリである。
【００５２】
データテーブル作成部１７は、複数の最適画像データから得られた形状の異なる複数の最適ガンマカーブに基づいて、一方の軸に入力センター値を、他方の軸に調整率をとったテーブルを３つの輝度領域に分けて作成するブロックである。ここで、入力センター値とは、１つの最適ガンマカーブにおいて、人間の視覚がグレーに感じることのできる出力輝度に対応する入力輝度をいう。また、調整率とは、１つの最適ガンマカーブを基準ガンマカーブとして設定し、この基準ガンマカーブを出力側基準で、低輝度領域，中間調領域，高輝度領域の３つの領域に分割した場合の、各領域のとりえる入力輝度の範囲を調整するためのパラメータをいう。
【００５３】
（最適ガンマカーブの作成手順）
つぎに、写真フィルムから取り込まれたある画像データと最適画像データとから最適ガンマカーブが作成される手順を図５に基づいて、具体的に説明する。
【００５４】
まず、入力部１２から入力された最適画像データから、図４（ａ）に示すような第１累積ヒストグラムが第１データ作成部１３によって作成される（Ｓ１）。ここで、各輝度における累積画素数を輝度の低い順からＡn（ｎ＝０…２５５）とする。
【００５５】
つぎに、フィルムスキャナ１によって取り込まれた入力画像データから図４（ｂ）に示すような第２累積ヒストグラムが第２データ作成部１４によって作成される（Ｓ２）。ここで、各輝度における累積画素数を輝度の低い順からＢn（ｎ＝０…６５５３５）とする。
【００５６】
そして、ガンマカーブ作成部１５において、第１累積ヒストグラムにおける最低輝度の累積画素数（Ａ0）と第２累積ヒストグラムにおける最低輝度の累積画素数（Ｂ0）とが比較される（Ｓ３）。ここで、Ｂ0≧Ａ0の場合、Ｂ0に該当する輝度を入力輝度とし、これに対してＡ0に該当する輝度を出力輝度としたガンマ値をプロットする（Ｓ４）。一方、Ｂ0＜Ａ0の場合、第２累積ヒストグラムの最低輝度がカウントアップされる。すなわち最低輝度がＢ0からＢ1へとなる。（Ｓ５）。そして、Ｓ３に戻り、Ａ0とＢ1とが比較される。このように、ガンマ値がプロットされるまで、Ｓ３およびＳ５の手順が繰り返される。
【００５７】
さらに、ガンマ値がプロットされた場合、第１累積ヒストグラムの最低輝度がカウントアップされる（Ｓ６）。すなわち最低輝度がＡ0からＡ1へとなる。そして、第１累積ヒストグラムの輝度が２５５までカウントアップされていない場合はＳ３の手順へ戻る（Ｓ７）。このようにして、Ａ255に対するＢnの値がガンマ値としてプロットされるまで、Ｓ３〜Ｓ７の手順が繰り返される。そして、Ａ255に対するＢnの値がガンマ値としてプロットされた場合は、それまでにプロットされた全てのガンマ値が補間されることにより、最適ガンマカーブが作成される（Ｓ８）。さらに、予め用意された複数種類の最適画像データに対して、上記したＳ１〜Ｓ８の処理が繰り返される（Ｓ９，ＮＯ）。
【００５８】
一方、予め用意された複数の最適画像データ全てに対して、上記したＳ１〜Ｓ８の処理が完了している場合（Ｓ９，ＹＥＳ）、複数の最適ガンマカーブの作成を終了する。なお、複数の最適ガンマカーブは上述したようにメモリ１６に記録される。
【００５９】
なお、入力画像データから作成された第２累積ヒストグラムに対して、このようにして求められた最適ガンマカーブをかけることで、第２累積ヒストグラムを図４（ｄ）に示す８ビットのヒストグラムへと変換できる。図４（ｄ）に示す８ビットのヒストグラムは、図４（ａ）に示す第１累積ヒストグラム、すなわち最適画像データから得られるヒストグラムと同じデータを示す。これは、最適ガンマカーブが入力画像の入力輝度に１対１で対応する最適画像データの輝度を表したものだからである。したがって、写真処理装置において取り込まれる画像データ（但し、最適画像データと同一種類のシーンの画像データ）に最適ガンマカーブをかけることによって、トーンが最適である最適画像データと同一の画像データを得ることができる。
【００６０】
なお、上記最適画像データは、トーンが最適なデジタル画像データであればよい。例えば、フォトレタッチソフトによりトーンが最適な最適画像データを作成しても構わない。フォトレタッチソフトによるトーン補正は一般的に「明るさ」「コントラスト」「カラーバランス」「トーンカーブ」「レベル補正」を調整できる機能を有しているが、上記最適画像データを作成する手順としては、経験的に濃度、コントラスト、カラーバランス、濃度の順に調整することが効率がよい。しかし、この順に限定されるということではない。また、上記最適画像データは、フォトレタッチソフトにより作成する他に、上記ガンマ設定装置に内蔵されていない高性能のスキャナで入力画像データを取り込む手順であっても構わない。
【００６１】
また、最適ガンマカーブを作成する手順としては、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とする手順であればよく、上記手順に特に限定されない。
【００６２】
（領域別データテーブルの作成手順）
つぎに、データテーブル作成部１７により、領域別データテーブルが作成される手順を図６のフローチャートに基づいて説明する。まず、データテーブル作成部１７は、複数の最適ガンマカーブのなかから、１の最適ガンマカーブを、基準となるガンマカーブ（デフォルト）として設定する（Ｓ１０）。そして、図７に示すように基準ガンマカーブを出力側基準で、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割する（Ｓ１１）。ここで、低輝度領域は黒〜シャドウ部とみなしたい範囲に、高輝度領域は白〜ハイライト部とみなしたい範囲に、中間調領域はその間の範囲に設定する。
【００６３】
さらに、基準ガンマカーブの各領域において、最高出力輝度と最低出力輝度との差を、最高入力輝度と最低入力輝度との差で除算すると、基準ガンマカーブの領域ごとの変化率を求めることができる（Ｓ１２）。例えば、図７に示す基準となるガンマカーブに対する変化率は以下のようにして算出される。
【００６４】
低輝度領域において、最高出力輝度と最低出力輝度との差であるｄを、最高入力輝度と最低入力輝度との差であるａで除算すると、低輝度領域における最低輝度から最高輝度までの変化率が算出される。つぎに、中間調領域において、最高出力輝度と最低出力輝度との差であるｅを、最高入力輝度と最低入力輝度との差であるｂで除算すると、中間調領域における最低輝度から最高輝度までの変化率が算出される。なお、同様の手順により、高輝度領域の変化率も求めることができる。
【００６５】
つぎに、データテーブル作成部１７は、メモリ１６から、ある最適ガンマカーブを読み出した後に、上記最適ガンマカーブを出力側基準で３分割し、各分割領域を低輝度側から、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域と設定する（Ｓ１３）。ここで、低輝度領域は黒〜シャドウ部とみなしたい範囲に、高輝度領域は白〜ハイライト部とみなしたい範囲に、中間調領域はその間の範囲に設定する。
【００６６】
そして、データテーブル作成部１７は、３分割した最適ガンマカーブについて、分割した範囲別に前記調整率を算出する（Ｓ１４）。具体的には、まず、上記最適ガンマカーブについて、各領域の変化率を求める。この変化率を求める方法は、Ｓ１２と同一手順で算出される。そして、領域別に、上記最適ガンマカーブの変化率を、基準となるガンマカーブの変化率で割ると、領域別に上記調整率を求めることができる。
【００６７】
つぎに、オペレータが、上記最適ガンマカーブにおいて、人間の視覚がグレーに感じることのできる出力輝度を決定し、この出力輝度に対応する入力輝度を、最適ガンマカーブの入力センター値と定める。そして、データテーブル作成部１７は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記入力センター値を、画像を構成する各画素の「平均輝度」とみなして、一方の軸を平均輝度（入力センター値）とし、他方の軸を調整率としたデータテーブルを領域ごとに用意して（領域別データテーブル）、上記最適ガンマカーブの入力センター値に対する調整率を、領域別にプロットする（Ｓ１５）。
【００６８】
そして、予め用意された複数種類のシーンの画像データに対して、上記したＳ１３〜Ｓ１６の処理が繰り返される（Ｓ１６，ＮＯ）。
【００６９】
一方、予め用意された複数のシーンの画像データ全てに対して、上記したＳ１０〜Ｓ１６の処理を行い、領域別の補正率のプロットが完了している場合（Ｓ１６，ＹＥＳ）、プロットした各点を補間することにより、３種類（低輝度領域／中間調領域／高輝度領域）の領域別データテーブルを完成させる（Ｓ１７）。なお、補間する手順としては、図９（ａ）に示すように、ある程度の範囲に収まる複数の点の平均値を求めた後、図９（ｂ）に示すように、この平均値の各点を直線補間することによって、領域別データテーブルを作成することも可能である。このような手順により、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すような領域別データテーブルを作成することができる。
【００７０】
（画像処理方法）
本発明に係る画像処理方法は、主として、デジタル写真処理装置（以下、「写真処理装置とする」における画像処理に適用されるものである。したがって、以下では、まず写真処理装置の概略構成について説明する。
【００７１】
本実施の形態に係る写真処理装置は、写真フィルムに記録されている画像を、感光材料としての印画紙上に焼き付けるものであり、図１０に示すように、フィルムスキャナ５１と画像処理部５２と露光部５３とを備えている。
【００７２】
フィルムスキャナ５１は、上述したガンマ設定装置におけるフィルムスキャナ１と同一の構成であるので、ここではその説明を省略する。
【００７３】
画像処理部５２は、写真フィルムの１コマの画像を構成する各画素のＲＧＢの画像データに基づいて、上記画像の輝度（階調）を補正する処理を行うものである。つまり、画像処理部５２は、フィルムスキャナ５１から送られてきたＲＧＢの画像データに基づいて、輝度の補正値をＲＧＢごとに算出し、これらの情報を露光部５３に出力する。なお、画像処理部５２の詳細な構成については後述する。
【００７４】
画像処理部５２は、写真処理装置に組み込まれたマイクロプロセッサおよび／またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などに構成されていてもよいし、装置の外部に設けられたＰＣ（Personal Computer）によって構成されてよい。また、画像処理部５２は、フィルムスキャナ５１からの画像データを一時的に格納するメモリ（図示せず）を備えている。
【００７５】
露光部５３は、画像処理部５２にて補正されたＲＧＢのデジタル画像データに基づいて光変調素子の各画素を駆動することにより、印画紙を露光するためのものである。上記の光変調素子としては、例えばＰＬＺＴ露光ヘッド、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＬＣＳ（液晶シャッタ）、ＬＥＤパネル、レーザー、ＦＯＣＲＴ（Fiber Optic Cathode Ray Tube）、ＣＲＴが挙げられる。
【００７６】
つぎに、本発明の特徴である画像処理部５２について説明する。画像処理部５２は、第１濃度補正部５４、ガンマカーブ調整部５５、第２濃度補正部５６より構成される。
【００７７】
第１濃度補正部５４は、フィルムスキャナ５１によって、写真フィルムから取り込まれて、送られてくるＲＧＢの画像データを、フィルムの感光特性を考慮して、人間の視覚特性に適した画像データに補正するブロックである。より具体的には、第１濃度補正部５４は、図１１に示すような露光濃度特性曲線を用いてフィルムスキャナ５１からの入力値を出力値に変換する。これにより、フィルムスキャナ５１にて得られる画像データの明暗を、人間の視覚特性に適したグラデーションに変換することができる。なお、図１１は、ネガフィルム用の露光濃度特性曲線を示す。
【００７８】
ガンマカーブ調整部５５は、入力画像データおよび図８に示す領域別データテーブルに基づいて、ガンマ補正で使用されるガンマカーブの形状を調整するブロックである。具体的には、ガンマカーブ調整部５５は、図示しない補正演算用ＬＵＴ（Look Up Table）に設定されている、基準となるガンマカーブ（デフォルト）の形状を調整するものである。
【００７９】
第２濃度補正部５６は、フィルムスキャナ５１からの入力画像データに対して、用いる印画紙に応じた適切な明暗を印画紙上で出すためのガンマ補正を行うブロックである。一般的に、ガンマ補正には、図１２に示すような濃度特性曲線としてのガンマカーブが用いられるが、本実施の形態では、領域別データテーブルの作成時に予め定められている基準となるガンマカーブ（図７に示す）を用いる点に特徴がある。より具体的には、第２濃度補正部５６は、補正演算用ＬＵＴに設定されている基準となるガンマカーブを用い、フィルムスキャナ５１からの入力値（入力輝度）を出力値（出力輝度）に変換する。このガンマ補正を行うことにより、焼き付けられる印画紙の感光特性を考慮して、人間の視覚特性に適した明暗の画像を印画紙に焼き付けることができる。
【００８０】
次に、上記写真処理装置にて実行される画像処理および写真焼き付けの手順を図１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００８１】
まず、フィルムスキャナ５１が、写真フィルムに記録されている画像から、デジタル画像データを取得し、これを画像処理部５２の第１濃度補正部５４へ送る（Ｓ２１）。そして、このようにして読み込まれたデジタル画像データが第１濃度補正部５４に入力すると、第１濃度補正部５４は、図１１に示した露光濃度特性曲線を用いて、Ｒ,Ｇ,Ｂの入力画像データを、人間の視覚特性に適したグラデーションを示す画像データに変換する（Ｓ２２）。これにより、フィルムの感光特性を考慮して、人間の視覚特性に応じたグラデーションを示す入力画像データを得ることができる。
【００８２】
なお、写真フィルムに含まれる輝度情報は、０から２５５までの２５６階調（８ビット）や、０から４０９５までの４０９６階調（１２ビット）、または０から６５５３５までの６５５３５（１６ビット）のいずれであってもよい。いずれの場合でも、値が小さいほど濃度が濃く、値が大きいほど濃度が薄いことを示している。
【００８３】
第１濃度補正部５４によって変換処理がなされたデジタル画像データは、ガンマカーブ調整部５５へ送られる。そして、ガンマカーブ調整部５５は、１コマの入力画像データについて、各画素の平均輝度を、ＲＧＢごとに算出する（Ｓ２３）。さらに、ガンマカーブ調整部５５は、Ｓ２３で算出した各画素の平均輝度から輝度領域別の調整率を検出する（Ｓ２４）。より具体的に言えば、上記平均輝度と入力センター値とを同等とみなして、Ｓ２３で算出した平均輝度に対応する補正率を、図６（ａ）〜図６（ｃ）の領域別データテーブルから、領域ごとに検出する。
【００８４】
その後、ガンマカーブ調整部５５は、図示しない補正演算用ＬＵＴに設定されている基準となるガンマカーブ（デフォルト）の形状を調整する。具体的には、図１３（ａ）に示すように、基準となるガンマカーブ（デフォルト）を出力側基準で、低輝度領域と中間調領域と高輝度領域に３分割する。なお、低輝度領域は黒〜シャドウ部とみなしたい範囲に、高輝度領域は白〜ハイライト部とみなしたい範囲に、中間調領域はその間の範囲に設定する。次に、ガンマカーブ調整部５５は、基準となるガンマカーブ（デフォルト）において、Ｓ２４で検出した領域ごとの調整率を、各領域における入力輝度差に掛ける（Ｓ２５）。すなわち、低輝度領域における入力輝度差であるｇに、低輝度領域の調整率０．５を掛けると、低輝度領域の入力輝度差は０．５ｇとなる。さらに、中間調領域における入力輝度差であるｈに、中間調領域の調整率０．９８を掛けると、中間調領域における入力輝度差は、０．９８ｈとなる。同様の計算で、高輝度領域における入力輝度差は１．２０ｉとなる。
【００８５】
そして、ガンマカーブ調整部５５は、図１３（ａ）に示す、基準となるガンマカーブ（デフォルト）の各領域において、出力輝度差を一定としながら、Ｓ２５で算出した入力輝度差に基づいて入力輝度の圧縮または伸張をおこなう（Ｓ２６）。これにより、図１３（ａ）の基準となるガンマカーブ（デフォルト）の各領域におけるガンマカーブは、図１３（ｂ）に示すように、圧縮または伸張される。
【００８６】
さらに、ガンマカーブ調整部５５は、図１３（ｂ）に示す各領域別に圧縮または伸張されたガンマカーブを接続する（Ｓ２７）。より具体的に言えば、低輝度領域のガンマカーブを固定し、中間調領域および高輝度領域の曲線を低輝度方向または高輝度方向にシフトさせることにより、各曲線を接続する。これにより、図１３（ｃ）に示すようなガンマカーブを得ることができる。そして、このようにして調整されたガンマカーブは、補正演算用ＬＵＴに設定される
つぎに、デジタル画像データは、ガンマカーブ調整部５５から第２濃度補正部５６へ送られる。さらに、第２濃度補正部５６は、調整されたガンマカーブに基づいて、デジタル画像データにガンマ補正を施す（Ｓ２８）。その後、ガンマ補正処理がなされたデジタル画像データに基づいた画像が、図示しないモニターに表示される（Ｓ２９）。そして、オペレータが表示画像を確認した後、デジタル画像データが画像処理部５２から出力され、露光部５３は、出力されたデジタル画像データに基づいて、印画紙に画像を焼き付ける（Ｓ３０）。
【００８７】
なお、図１３（ｃ）では、低輝度領域調整率を０．５０、中間調領域調整率０．９８、高輝度領域調整率１．２０である場合における、調整後のガンマカーブを示しているが、他の例として、低輝度領域調整率を１．２０、中間調領域調整率１．００、高輝度領域調整率１．８０である場合における、調整後のガンマカーブを示す。
【００８８】
すなわち、上記手順によれば、まず、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割する。そして、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の平均値を求める。さらに、入力画像の輝度の平均値がわかれば、上記データテーブルより、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を領域別に求めることができる。
【００８９】
つぎに、基準となるガンマカーブの各領域において、とり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、とり得る入力輝度の範囲に、入力画像に応じた各領域別の調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、出力画像のとりえる輝度範囲を制限することなく、ガンマカーブの形状を調整するができる。
【００９０】
一方、入力画像の平均値と、その入力画像を最適に処理することができるガンマカーブの形状（変化率）とは、輝度領域別に、所定の相関関係にあることが知られている。したがって、上記手順によれば、入力画像の平均値に応じて、ガンマカーブの形状を、輝度領域別に最適に調整することができるので、入力画像の種類（例えば、オーバー露出と適正露光とが混在する画像／アンダー露出と適正露出とが混在する画像）に関わりなく、画像処理（ガンマ補正）を実現することにより、良質な出力画像を得ることができる。
【００９１】
また、一般的にガンマカーブの最適な形状は、処理対象となる画像の種類に応じて異なるものである。ここで、処理対象となる画像を構成する各画素の平均輝度と、その画像を最適に処理するためのガンマカーブの変化率とは、表１に示すように、ガンマカーブの輝度領域別に異なる相関関係にあることを本願発明者は解明した。
【００９２】
【表１】
ここで、上記手順によれば、基準となるガンマカーブを出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、領域ごとに異なるデータテーブルを設定する。よって、基準となるガンマカーブにおいて、とりえる入力輝度の範囲に、領域別に異なる調整率をかけることにより、基準となるガンマカーブを領域別に圧縮または伸張させることができる。その後に、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することにより、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、基準となるガンマカーブの形状を領域別に調整できる。
【００９４】
これにより、ガンマカーブの形状の調整度合いを、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分けてコントロールすることができ、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、最適なガンマカーブを作成できる。すなわち、処理対象となる画像の種類に応じて、ガンマカーブを、輝度領域ごとに最適な形状に調整することができる。したがって、例えば、中間調部分とシャドウまたはハイライト部分とが混在する画像であっても、ガンマカーブの形状を領域別に最適なものとできるので、最適な画像処理（ガンマ補正）を実現することができる。
【００９５】
また、このように３分割することで、低輝度領域においては黒の階調を調整でき、中間調領域においては画像全体のコントラスト感を調整でき、高輝度領域においては白の階調を調整することができる。
【００９６】
なお、上記手順によれば、基準となるガンマカーブを出力側基準で、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に３分割すると共に、領域ごとにデータテーブルを設定しているが、特に分割数は複数であれば３に限定されない。
【００９７】
また、上記、領域別データテーブルを作成する手順は、互いに異なる形状の複数の最適ガンマカーブから、いずれか１の最適ガンマカーブを、基準となるガンマカーブと設定し、上記複数の最適ガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割するステップと、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とするステップと、上記複数の最適ガンマカーブについて、各最適ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とするステップと、領域別に用意されたテーブルに、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとから上記データテーブルを設定する手順である。
【００９８】
上記手順によれば、互いに異なる複数の最適ガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の輝度変化率とし、その領域の輝度変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の輝度変化率を割った値を上記調整率とする。これにより、入力画像データの平均輝度に応じて、基準となるガンマカーブの入力輝度のとり得る値に上記調整率をかけ、基準となるガンマカーブを圧縮または伸張することで、上記複数の最適ガンマカーブのうち、いずれか１の最適ガンマカーブの形状を再現することができる。
【００９９】
つぎに、上記複数の最適ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とみなす。すなわち、画像を構成する各画素の平均輝度に対しての、その画像に最適な上記調整率を求めることができる。
【０１００】
したがって、領域別に用意されたテーブルに、上記入力センター値に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとにより上記データテーブルを設定することができる。
【０１０１】
また、上記複数の最適ガンマカーブを作成する手順は、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得するステップと、上記最適デジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するステップと、補正対象となるデジタル画像データを取得するステップと、上記補正対象となるデジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するステップと、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とするように、最適ガンマカーブを設定する。
【０１０２】
上記手順によれば、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するため、最適デジタル画像データにおける各輝度の累積画素数を求めることができる。ここで、第１累積ヒストグラムにおける各輝度の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。
【０１０３】
また、補正対象となるデジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するため、取得したデジタル画像データにおける輝度の各段階の累積画素数を求めることができる。ここで、第２累積ヒストグラムにおける各段階の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。したがって、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と１対１で対応する第１累積ヒストグラムの各輝度を検出することができる。すなわち、補正対象となる入力輝度に対応する最適画像データの各輝度を出力輝度とした最適ガンマカーブを設定できる。
【０１０４】
なお、上記平均値は、中央値（メジアン）、最頻度モード等であってもよい。すなわち代表値であれば、平均値に限定されない。
【０１０５】
また、本実施の形態における画像処理方法は、写真処理装置に限定されるものではなく、デジタル画像処理がなされる装置であれば適用することができ、写真処理装置に限定されるものではない。
【０１０６】
なお、本実施の形態において、写真処理装置は、写真フィルムから入力画像データを取り込む構成となっているが、写真フィルムに限定されるものではない。例えば、デジタルカメラにより取り込まれたデジタル画像データであっても構わない。この場合、フィルムスキャナ５１は必要なく、外部からデジタル画像データを入力することになる。
【０１０７】
また、本実施の形態における画像処理は、カラー画像であってもモノクロ画像であっても構わない。
【０１０８】
ところで、以上の実施の形態で示した手順は、プログラムで実現することが可能である。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。本発明では、この記録媒体として、画像処理部２で処理が行われるために必要な図示していないメモリ（例えばＲＯＭそのもの）であってもよいし、また図示していないが外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。
【０１０９】
上記いずれの場合においても、格納されているプログラムはマイクロプロセッサ（図示せず）のアクセスにより実行される構成であってもよいし、格納されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムを図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードすることにより、そのプログラムが実行される構成であってもよい。この場合、ダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【０１１０】
ここで上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピーディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。
【０１１１】
また、本発明においてはインターネットを含む通信ネットワークと接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。尚、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであってもよい。
【０１１２】
最後に、上述した実施の形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の画像処理方法は、以上のように、基準となるガンマカーブを設定すると共に、該基準となるガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割し、画像の輝度の代表値に対して、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を定めたデータテーブルを上記領域別に設定し、入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求め、求めた代表値と上記データテーブルとから、入力画像に応じた調整率を領域ごとに検出し、領域ごとで、基準となるガンマカーブのとり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、基準となるガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲に入力画像に応じた調整率をかけることで、基準となるガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、互いに隣り合う各領域のガンマカーブを接続することを特徴とする。
【０１１４】
入力画像の代表値と、その入力画像を最適に処理することができるガンマカーブの形状（変化率）とは、輝度領域別に、所定の相関関係にあることが知られている。それゆえ、上記手順によれば、入力画像の代表値に応じて、ガンマカーブの形状を、輝度領域別に最適に調整することができるので、入力画像の種類（例えば、オーバー露出と適正露光とが混在する画像／アンダー露出と適正露出とが混在する画像）に関わりなく、画像処理（ガンマ補正）を実現することにより、良質な出力画像を得ることができるという効果を奏する。
【０１１５】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、上記画像を構成する輝度の代表値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度としてもよい。
【０１１６】
上記手順によれば、画像を構成する各画素の平均輝度は、容易に算出することができるという効果を奏する。
【０１１７】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、基準となるガンマカーブを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割すると共に、領域ごとに異なるデータテーブルを設定することとしてもよい。
【０１１８】
一般的にガンマカーブの最適な形状は、処理対象となる画像の種類に応じて異なるものである。ここで、処理対象となる画像を構成する各画素の平均輝度と、その画像を最適に処理するためのガンマカーブの変化率とは、ガンマカーブの低輝度領域、中間調領域、高輝度領域ごとで異なる相関関係にあることが知られている。
【０１１９】
それゆえ、ガンマカーブの形状の調整度合いを、低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分けてコントロールすることができ、入力画像を構成する各画素の平均輝度に応じて、最適なガンマカーブを作成できるという効果を奏する。
【０１２０】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、互いに異なる形状の複数のガンマカーブから、いずれか１のガンマカーブを、基準となるガンマカーブとして設定するステップ、上記複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割するステップ、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に、基準となるガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とするステップ、上記複数のガンマカーブについて、各ガンマカーブの入力センター値を求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とするステップ、領域別に用意されたテーブルに、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップから上記データテーブルを設定することとしてもよい。
【０１２１】
互いに異なる複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割し、分割した領域別に、その範囲がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の輝度変化率とし、その領域の輝度変化率に基準となるガンマカーブの対応する領域の輝度変化率を割った値を上記調整率とする。つぎに、上記複数のガンマカーブの入力センター値をそれぞれ求め、上記入力センター値を、画像を構成する各画素から算出される平均輝度とみなす。これにより、画像を構成する各画素の平均輝度に対しての、その画像に最適な上記調整率を求めることができる。
【０１２２】
したがって、領域別に用意されたテーブルに、上記入力センター値に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すステップとにより上記データテーブルを設定することができるという効果を奏する。
【０１２３】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得するステップ、上記最適デジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するステップ、補正対象となるデジタル画像データを取得するステップと、上記補正対象となるデジタル画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するステップ、第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値とするようにガンマカーブを設定し、該ガンマカーブを最適デジタル画像データのシーンごとに複数作成するステップを備えていてもよい。
【０１２４】
上記手順によれば、トーンが最適の状態となっている最適デジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成するため、最適デジタル画像データにおける各輝度の累積画素数を求めることができる。ここで、第１累積ヒストグラムにおける各輝度の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。
【０１２５】
また、補正対象となるデジタル画像データを取得し、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成するため、取得したデジタル画像データにおける輝度の各段階の累積画素数を求めることができる。ここで、第２累積ヒストグラムにおける各段階の累積画素数は各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積したものであるので、それぞれ固有の値を示す。したがって、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と１対１で対応する第１累積ヒストグラムの各輝度を検出することができる。すなわち、補正対象となる入力輝度に対応する最適画像データの各輝度を出力輝度としたガンマカーブを設定できるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明の画像処理方法は、上記手順に加えて、フォトレタッチソフトによりトーンが最適な最適デジタル画像データを作成するステップをさらに備えることとしてもよい。
【０１２７】
ここで、フォトレタッチソフトによれば、グラフィカルユーザーインターフェイスにより画像データを調整できる。しかも、フォトレタッチソフトによるトーン補正は一般的に「明るさ」「コントラスト」「トーンカーブ」「レベル補正」を独立したパラメータとして調整でき、上記調整がリアルタイムで表示中の画像に反映される。したがって、上記ステップを備えることにより、簡易かつ瞬時に最適な最適デジタル画像データを作成することができるという効果を奏する。
【０１２８】
本発明の画像処理プログラムは、以上のように、上記画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０１２９】
上記構成によれば、上記画像処理プログラムをコンピュータに実行させることにより、上述した画像処理方法を実現することができる。
【０１３０】
本発明の画像処理プログラムを記録した記録媒体は、以上のように、上記画像処理プログラムをコンピュータにて読み取り可能に記録してなることを特徴とする。
【０１３１】
上記構成によれば、上記記録媒体に記録された画像処理プログラムをコンピュータが実行することにより、上述した本発明の画像処理プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る写真処理装置が実行する画像処理方法および写真処理の手順を示したフローチャートである。
【図２】本実施の形態に係るデータテーブル作成装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るデータテーブルおよび写真処理装置に備えられているフィルムスキャナの概略構成図である。
【図４】上記データテーブル作成装置によって作成されるデータを示し、（ａ）は第１累積ヒストグラムであり、（ｂ）は第２累積ヒストグラムであり、（ｃ）は最適ガンマカーブであり、（ｄ）は上記第２累積ヒストグラムに上記ガンマカーブを掛けて得られるヒストグラムである。
【図５】上記最適ガンマカーブの作成手順を示したフローチャートである。
【図６】上記データテーブル作成装置によって作成される領域別データテーブルの作成手順を示したフローチャートである。
【図７】基準となるガンマカーブを示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、上記領域別データテーブルを示したグラフである。
【図９】（ａ）（ｂ）は、上記データテーブルの補間処理方法を示した説明図である。
【図１０】本実施の形態に係る写真処理装置の構成を示したブロック図である。
【図１１】露光濃度特性曲線を示したグラフである。
【図１２】ガンマカーブを示したグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、基準となるガンマカーブの形状を調整する手順を示した説明図である。
【図１４】本実施の形態の最適ガンマカーブおよび領域別データテーブルの作成および画像処理方法の概略を示した説明図である。
【符号の説明】
５２ 画像処理部
５３ 露光部
５４ 第１濃度補正部
５５ ガンマカーブ調整部
５６ 第２濃度補正部
Claims (8)
- 入力画像を構成する各画素の輝度を、補正用ガンマカーブにより出力輝度に変換する画像処理方法であって、
基準となるガンマカーブである基準ガンマカーブを設定すると共に、該基準ガンマカーブを出力側基準で複数の領域に分割し、
画像の輝度の代表値に対して、基準ガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲を変更するための調整率を定めたデータテーブルを上記領域別に設定し、
入力画像を構成する各画素の輝度から、入力画像の輝度の代表値を求め、求めた代表値と上記データテーブルとから、入力画像に応じた調整率を領域ごとに検出し、
領域ごとで、基準ガンマカーブのとり得る出力輝度の範囲は一定としつつ、基準ガンマカーブがとり得る入力輝度の範囲に入力画像に応じた調整率をかけることで、基準ガンマカーブの形状を圧縮または伸張させ、
互いに隣り合う各領域の基準ガンマカーブを接続することによって上記補正用ガンマカーブを作成することを特徴とする画像処理方法。 - 上記画像を構成する輝度の代表値とは、画像を構成する各画素から算出される平均輝度であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
- 上記基準ガンマカーブを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割すると共に、領域ごとに異なるデータテーブルを設定することを特徴とする請求項２に記載の画像処理方法。
- 互いに異なる形状の複数のガンマカーブを取得する取得工程と、
上記取得工程において取得した複数のガンマカーブから、いずれか１のガンマカーブを、上記基準ガンマカーブとして設定する基準ガンマカーブ設定工程と、
上記データテーブルを設定するデータテーブル設定工程とを含み、
上記データテーブル設定工程は、
上記複数のガンマカーブについて、それぞれを、出力輝度基準で低輝度領域、中間調領域、高輝度領域に分割する第１工程と、
分割した領域別に、その領域がとり得る出力輝度差を入力輝度差で割った値を領域の変化率とし、その領域の変化率に、上記基準ガンマカーブの対応する領域の変化率を割った値を上記調整率とする第２工程と、
上記複数のガンマカーブの各々について、視覚的に白と黒との中間のグレーに見える出力輝度に対応する入力輝度を入力センター値として決定し、上記入力センター値を上記平均輝度とみなす第３工程と、
領域別に用意されたテーブルにおいて、上記平均輝度に対する各領域の上記調整率をプロットすると共に、補間処理を施すことによって上記データテーブルを設定する第４工程とを含むことを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。 - 上記取得工程は、
トーンが最適の状態になるように調整された最適画像データを取得すると共に、この最適画像データと同一シーンの画像データである非最適画像データを取得する第５工程と、
上記最適画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第１累積ヒストグラムを作成する第６工程と、
上記非最適画像データに基づいて、各輝度に対応する画素数を低段階側の輝度から累積した第２累積ヒストグラムを作成する第７工程と、
第２累積ヒストグラムの各輝度を入力値とし、第２累積ヒストグラムの各輝度の累積画素数と略一致する累積画素数である第１累積ヒストグラムの各輝度を出力値としたガンマカーブを取得する第８工程とを含み、
上記取得工程では、互いに異なるシーンの複数の最適画像データの各々について、上記第５工程ないし第８工程を実行することによって、互いに異なる形状の複数のガンマカーブを取得することを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。 - 上記最適画像データは、フォトレタッチソフトによって作成されたデータであることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
- 請求項７に記載の画像処理プログラムをコンピュータにて読み取り可能に記録してなることを特徴とする画像処理プログラムを記録した記録媒体。
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