JPS6359292A - 電子画像処理における彩度補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子画像処理における彩度補正方法。

さらに詳細には２次元の原画を三原色に対し行。

列方向に光電走査し、得られる画像信号を輝度信号と２
つの色差信号に変換し、輝度信号を電子コントラスト処
理により変調させる電子画像処理における彩度補正方法
に関する。

［従来の技術］ 上述したような変換は原理的にビデオ技術の分野で知ら
れている０例えば色ひずみなど受光系に基づく色誤差が
あったり、変換中、誤った色、ひずみ等が起って、補償
しなければならないような場合電子的な手段を用いて色
補正が行われている。また、電子画像処理において、あ
る像の彩度やカラーコントラストを強調したり、あるい
はこれらを写真記録材の特性に光学的に合わせたりする
ことが行われる。電子的な色補正の原理は、例えば「色
測定とカラーテレビ（Ｆａｒｂｍｅｔｖｉｋ　ｕｎｄＦ
ａｒｂｆｅｒｎｓｅｈｅｎ）　Ｊ　ラング（Ｌａｎｇ）
著第３２６〜３３４頁並び４３１頁以下オーデンブルク
（Ｏｉｄｅｎｂｏｕｒｕｇ）出版社及び「デジタル画像
処理（［１１ｇ１ｔａｌ　　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ）　Ｊ　ブラット（Ｐｒａｔｔ）著、第５０〜
９０及び１５５〜１６１頁ジョン・ウィリー会アンド・
サンズ社（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ　）に記
載されている。

電子画像処理において、輝度系でコントラストを調節（
強ｍ）したりあるいは重み付けをしたりすることが行わ
れているが、それにより全体の処理系のグラデーション
を写真記録材にマツチングさせたり（全体的なコントラ
スト調節）、また所定の画像部分のコントラストを強調
したり（局所的なコントラスト調節）を行っている。こ
のようにして画像を鮮鋭にすることが可能である。

このような方法の原理は詳細には、「デジタル画像処理
（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｂｉｌｄｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ
）　Ｊヴアール（Ｗａｈ１）著、スプリンガ−（Ｓｐｒ
　ｉｎｇｅ　ｒ’）出版社及び上述′のブラット著の「
デジタル画像処理」に記載されている。

カラーの原画を複製したり（ポジ、カラーポジ）或いは
カラーのネガの原画からカラーのポジを作る場合、電子
画像処理並びに色補正回路を用いる割合がだんだん多く
なっている。これに対してはヨーロッパ特許出願第７０
８８０号、１３１４３０号、１８８８１８号、米国特許
第４１１１８１８４３号を参照のこと。

原理的には原画を行および列方向に沿ってサンプリング
しく走査し）、それにより得られた信号を所定の基準に
従って変調するものである。１つの画像あるいはフレー
ムを決める画像信号は２値化され、デジタルメモリある
いは中間メモリに格納される。このような原画のサンプ
リングは通常連続的に三原色、即ち赤、緑、青（ＲＧＢ
）に対して行なわれる。

経験によれば最適なポジの画像を複製するには次の画像
パラメータを調節しなければならず、また調節できるよ
うになっている。

（ａ）カラーバランス （ｂ）彩度（色飽和度） （Ｃ）コントラスト（グラデーション）［発明が解決し
ようとする問題点］ しかし、しばしばこれらのパラメータを互いに独立には
調節することが出来ないという問題が発生する０例えば
グラデーションを調節すると、彩度が変わってしまう、
この理由によりビデオ技術分野ではＲＧＢ画像信号を１
つの輝度信号と色の情報のみを有する２つの色差信号に
変換している。電子画像処理では、輝度系においてコン
トラスト処理を行うと色差系の彩度の影響を与えること
がわかっている。このような彩度の変化は画像品質に対
する要求が高い時には許容出来ないものとなる。特に輝
度を強調したＩＩ″？（ｆｒｉ１１度信号の増幅度を大
きくした時）画像の非飽和が発生し、一方輝度を減少す
ると画像はより飽和したように見えてしまう（彩度が大
きくなる）。

従って、本発明の目的は画像の彩度と、コントラスト特
性を完全に分離し、良好な色補正をすることが可能な電
子画像処理における彩度補正方法を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような目的を達成するために、電子コント
ラスト処理前と処理後のそれぞれの輝度信号を求め、そ
の商と各色差信号を掛算しそれにより輝度減少に伴う彩
度の増加並びに輝度増加に伴う彩度の減少を自動的に補
正する構成を採用した。

［作　用］ グラデーションの調節並びにマツチングのためには、輝
度系における比較的大きなコントラスト変化が必要とな
ることがしばしばである。このようなコントラスト変化
に伴う、視覚的に目立ち画像を劣化させる彩度の変化が
本発明により防止することが可能になる。

画像信号を輝度あるいは光濃度を特徴づける輝度信号と
色の情報を含む２つの色差信号に変換するだめに、好ま
しくはテレビジョン技術で知られているＲＧＢからＹＵ
Ｖへの変換が用いられる。

また、本発明では画像の品質をさらに向上させるために
、上述した商に補正係数（Ｋ）が掛算され、この補正係
数は商の値が小さい場合には比較的太きく、また大きな
値の場゛合には減少するように設定される。このように
して輝度を大きく変化させなくても小さな変化で（小さ
なコントラスト強調）でより大きな彩度補正を行うこと
が可能となる。これは彩度の差に関する人間の目の心理
的に決まる知覚能力に対応するものである。

このように本発明の方法によれば、コントラスト処理に
よって変調される輝度信号に従って自動的に、即ち外部
的な入力や調節を必要とすることなく自動的に彩度補正
を行なうことが可使となる。このような彩度の自動３１
節により表現される画像の色印象はコントラスト処理に
よっても影響、： を受けないようにすることが可能になる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

第１図に図示したように原画が読取装置（スキャナー）
１を用いて垂直線に沿って読み取られるので、各画素、
即ちビクセルごとに電子画像信号が得られる。読取装置
ｌは、画像表面を垂直方向に一定速度で移動する水平線
に沿って配置されたＣＯＤからなるラインセンサから構
成される。

サンプリングは赤、緑、青（ＲＧＢ）の三原色に対して
順次行われる。このために色フィルタがＣＣＤラインセ
ンサと原画間の光路に挿入される。

光電的にサンプリングされた画像は、ライン（水平）あ
たり２０４８個の画素と、垂直ラインあたり１０２４個
の画素から構成されるので、各原画は全体として２０４
８Ｘ　１０２４の画素（ビクセル）から構成され、その
各々の画素に対してそれぞれ三原色ＲＧＢの値が付与さ
れる０図示されていないが。

補正回路を設けることにより、各ＣＯＤ素子の感度の相
違や暗電流などＣＯＤに特有な誤差を補正することが出
来る。その後補正された画像信号がデジタル化される。

続いて第１図で一点鎖線のブロック２で図示したように
実際の電子画像処理が行なわれる。

画像処理回路の最後のユニットは画像出力装置３であり
、この実施例の場合陰極線（ＣＲＴ）プリンタとして構
成される。このプリンタは電子画像信号を光学画像に戻
し、例えばカラーネガペーパーのような写真記録材を露
光する。このプリンタによる光学画像の形成は電子画像
信号の変換により１点（ビット）で構成されることにな
る。

従って原理的に、各ビクセルに対して画像処理を行い、
原画の座標に対応する記録材の座標にそれを出力させる
ことが出来る。

実際の画像処理は、入力装置５を介して外部から制御さ
れる画像処理ユニット４において行われる。画像処理ユ
ニット４の前段および後段において、画像信号は各メモ
リ６．７に格納される。このような中間メモリを設ける
ことにより、プリンタ３はメモリ７から情報を出力して
画像を描かせることが出来ると同時に、新しい画像がメ
モリ６に読み込まれ画像処理ユニット４により処理され
る。基本的な３つの操作、即ち読取装置ｌによるサンプ
リング、画像処理ユニット４における画像処理およびプ
リンタ３による画像記録を分離することが出来る０画像
処理ユニット４で処理され、記録しようとする画像をモ
ニターメモリ８からな名中間メモリに格納し、それをモ
ニタ９上に表示させることが出来る。これらのブロー２
りは画像処理装置２の一部として分類されている。

本発明は主として画像のマツチング並びに画像の強調を
行うために電子処理をすることであり、その場合、最終
的な評価基準として視覚的な印象が基本となっている。

具体的には画像処理装置は以下に述べる機能を有してい
る。

（ａ）カラーバランスの調節 （ｂ）多段にわたる彩度の調節 （Ｃ）グラデーションの画像に従った２ｇ１（ｄ）画像
鮮鋭度の改良 画像処理機部の詳細を第２図を用いて説明する０重要な
特徴は画像鮮鋭度を改良するために全体的なコントラス
ト処理あるいは局所的なコントラスト処理を同時に行う
時に、画像に従って彩度を自動的に補正することである
。

第２図に図示したように画像処理装置は１０〜１７で示
した回路部分を有する０画像メモリ６に格納された画像
信号は画像信号の色の側部への流出（クロストーク）を
補正する機能を行うカラーマトリックス回路ｌＯに入力
される。このカラーマトリックス回路には、例えばＦＲ
ＯＭ　（プログラマブル・リード舎オンリ・メモリ）の
ようなプログラムされたメモリが設けられており、この
メモリには各原画信号Ａ　（ｘ　、　ｙ）に関連してそ
れぞれ補正された画像信号Ａ’（ｘ、ｙ）が対応づけら
れている。このようにテーブルとしてプログラムされた
メモリを以下参照テーブルという、上述した色補正は、
各三原色データから成る画像信号がメモリ６の出力にな
って初めて並列に得られるので、そのメモリ６に入力さ
れる以前の段階では実施することは出来ない、逆対数回
路１１の参照テーブルを用いて濃度が線形な画像信号の
真数（逆対数）がとられるので、その後透明度が線形な
画像信号が得られる。

カラーバランス調節器（ＦＢＬ）１２を用いて例えば色
ひずみのようなシステムに起因しないような色ずれを補
償することが出来、また標準化されたグレースケール（
無彩色スケール）から意図してずらすことを行うことが
出来る０次の回路１３においてＲＧＢ画像信号が色に無
関係な１つの輝度信号（Ｙ）と、輝度に無関係な２つの
色差信号（Ｕ　、　Ｖ）に変換される。この変換は良く
知られているように Ｙ＝０．３Ｒ＋０．６Ｇ＋０．１Ｂ Ｕ＝Ｂ−Ｙ Ｖ＝　Ｒ−Ｙ の式に従って行われる。

この変換には透明度が線形な信号が存在していることが
前提となる。彩度補正回路１４には色差信号Ｕ、Ｖのみ
が入力され、この回路によりコントラスト処理後に行わ
れる輝度信号Ｙ′に従って彩度が自動的に補正される。

それとは無関係に入力装置Ｉ５に設けられたキーを介し
て彩度を複数段にわたって前もって選択しておくことが
出来る。

輝度信号Ｙは第２図の下方部分に図示したコントラスト
調節回路１５に入力されグラデーションの補正あるいは
マツチング（全体的なコントラスト処理）並びに局所的
な高周波数成分を有する画像部分の強調（局所的なコン
トラスト処理）が行われる。変調された色差ならびに輝
度信号は上述した式の逆関数に従って回路１６において
対応するＲＧＢ信号に逆変換される。続いてこれらのＲ
ＧＢ信号の対数が対数回路１７において求められるので
、以下の信号処理においては再び濃度が線形な画像信号
が得られるようになる。

ＲＧＢからＹＵＶへの変換はビデオ技術において用いら
れているものであり、本発明における電子画像処理にも
有効であることがわかっている。

また、純粋な輝度信号Ｙを色情報を含んだ色差信号Ｃ１
、Ｃ２を用いる他の変換方法もある。これらの中で特に
ＩＨ３変換並びにｌａｂ変換が知られている。これらの
詳細は例えば上述したプラット著の「デジタル画像処理
」の８４〜８７頁を参照するとよい、説明を簡単にする
ために以下の例では常にＲＧＢからＹＵＶへの変換が用
いられることを前提にしておく。

次に実施例を参照してコントラスト調節回路１５−によ
って行われた輝度に従った彩度の補正の仕方を説明する
。対応する回路はコントラスト調節回路１５に接続され
る彩度補正回路１４であり、その機能について以下に説
明する。

輝度色差系においては、色空間は輝度軸Ｙと２つの色差
軸Ｕ、Ｖにより定義される。従って色ベクトルＦは輝度
あるいは光濃度を定める成分Ｙと色情報のみを有する２
つの色差成分Ｕ、Ｖから構成される。

第３図には輝度と色差に基く色空間とその輝度成分Ｙ１
、色差成分Ｕｌ　、Ｖｌに分けられる色ベクトルＦ１が
図示されている。座標の原点（Ｙ＝０．Ｕ＝０．Ｖ＝Ｏ
）ｌｉ無彩色点アルイハグレー点に対応する。ベクトル
Ｆ１と色調が同じで輝度が異なる全ての色値はベクトル
Ｆｌと一致する直ｆｉＧ上に存在する。ベクトルＦ１に
定ｆｉｋを掛算することにより色差ベクトルＣ１を長く
すると（新しい色差ベクトルＣ２）、色調は同じである
が彩度は増加する。従って彩度の低い色はＵ、Ｖの色差
表面の原点近くにあり、一方かなり飽和度の高い彩度は
それから遠ざかることになる。彩度の大きな色差ベクト
ルＣ２は第３図の色調＆ｌＧのベクトルＦ２に対応する
。一方、色ベクトルＦ１から開始し単に輝度をΔＹだけ
変化し、色差成分Ｕｌ　、Ｖｌを一定に保つと、Ｆ′の
点で終わる０色差ベクトルＣ２に対応して彩度を同時に
増加させた時のみ色調線Ｇ上にのる正しい色ベクトルＦ
２が得られる。

このことは所定の画像部分でｒｉ１度を増大させるとこ
の増加部分での彩度の減少が起こり、逆に輝度を減少さ
せると対応する画像部分の彩度が大きくなることを意味
する。第２図の輝度系統で示したようなコントラスト処
理を行うと、もしそれに対応した手段を設けないならば
彩度は誤ったものとなってしまう。

この問題は彩度補正回路を設けることによって解決する
ことが出来る。この回路により第３図で輝度信号Ｙｌか
らＹ２に増大させると、色ベクトルの終点はＦ′ではな
くＦ２にすることが出来る。ベクトルＦ１、ＣＩあるい
はＦ２．Ｃ２に対し三角形の法則を用いると、 Ｉ　Ｆｌ／Ｆ２　＋　−Ｙｌ／Ｙ２＝　Ｉ　Ｃ１／Ｃ２
＋　−０１１０２−Ｖｌ／Ｖ２の式が得られる。これに
より、 Ｕ２＝Ｕ１・　（Ｙ　２／Ｙ　１） Ｖ２＝Ｖ１−　　（Ｙ２／Ｙ１） このようにして両方の色差成分Ｕ１、Ｖｌが同じ係数Ｙ
２／Ｙｌで掛算された場合、正しい彩度補正が行われる
。この操作により、表現される色の印象（色調および彩
度）は、所定の画像領域で輝度を意図して変える多様な
コントラスト処理を行った場合でも不変にすることが出
来る。即ち。

輝度減少に伴う彩度和の増大並びに輝度増大に伴う彩度
の減少を自動的に補正することが出来る。　　　゛第２
図のコントラスト調節回路１５による原画に対する全体
のコントラスト評価においては、しばしば第４図に図示
したようなＳ字型の特性が用いられる。このＳ字型のカ
ーブの意味は、小さなＹｌの値に対しては輝度を減少さ
せ（領域工）、大きなＹｌの値に対しては輝度を増大さ
せる（領域ＩＩ　）ことである、さらに交差する中央の
領域においてもコントラストの強調が行われる。明瞭に
するためにＹからＹ′への変換をｌ：１の割合で行う４
５度の線が描かれれている。上述した彩度補正を行わな
いと、比較的薄暗い画像部分Ｉでは過剰な彩度となり、
また比較的用るい像領域■では彩度が不足する。このよ
うな彩度のずれを第５図に図示した回路を用いて補償す
ることが出来る。

変換回路１３によるＲＧＢ画像信号のＹＵＶ信号への変
換、並びにコントラスト調節回路１５並びに彩度補正回
路１４を用いて補正された輝度並びに色差信号Ｙ′、Ｕ
′、Ｖ’の逆変換は既に第２図を参照して説明した。コ
ントラスト調節回路１５は例えば第４図に図示した特性
に従って輝度信号を変調する０元の輝度信号はコントラ
スト調節回路１５に入力される前に逆数値（１７Ｙ１）
を形成する割算回路１８に入力される。この逆数値は、
乗算回路１９においてコントラスト調節回路１５におい
て得られた輝度信号Ｙ′（この場合Ｙ２）と掛算される
。さらに他の乗算回路２０において２つの元の色差信号
Ｕ、Ｖ（この場合Ｕ１、Ｖ１）が乗算回路１９の出力信
号、即ちＹ２／Ｙｌと掛算される。このようにして変調
された色差信号ｔＪ、Ｖが上述したように逆変換回路１
６において逆変換される。

実際には色差系の変調範囲は限定されているので、１つ
あるいは両方の色差系で彩度を増大させるとＲＧＢ系に
関する境界に達し、あるいはそれを越えてしまう場合が
生ずる。このようなオーバーシュートは色調に対して好
ましくない変化を起こし、異なる色を発生させてしまう
ことがある。このような問題は乗算回路１９．２０間に
挿入される非線形な第７図に示した変換素子２１を用い
て解決することが出来る。この変換素子は輝度の比Ｙ　
２７Ｙ　ｌに対し補正係数ｋを掛けた数値にする、この
補正係数にはＹ２／Ｙｌの値が小さい時には比較的大き
くなり、またその値が大きくなるに従って減少する値に
選ばれる。

例えば第６図に図示したように、最初の領域Ｓ１におい
ては係数に＝１となり、また第２の領域Ｓ２ではに＝＝
０．５に選ばれ、また続く第３の領域Ｓ３では傾斜は水
平となる。この手段により強い彩度補正に伴う色ずれを
最小限にすることが出来る。

具体的には変換素子２１は第６図に図示したような準線
形特性に従ってプログラムされる参照テーブルによって
実現される。傾斜が減少する折れ曲がった特性の代わり
に、第６図で点線で示したように凸状に湾曲する曲線を
用いることも出来る。

コントラスト評価に関しては、全ての画素に対し第４図
に図示したような特性を用いた処理が行われる（全体的
なコントラスト処理）、コントラスト調節回路１５にさ
らに絞り補正を設けるようにし、細かい画像を出ている
部分の変換並びに画像鮮鋭度を改良することも出来る。

これは高周波部分（画像の単位距蹟あたりのピクセル値
の変化の割合が大きい部分）のコントラストを増大させ
ることである。全体のコントラスト処理と異なりこの場
合には局所的なコントラスト処理が行われる０局所的な
コントラスト処理は通常輝度系統で行われるので、第５
図あるいは第７図に示した彩度補正を行うのが好ましい
。

上述した回路はデジタル信号処理をもとにしているが、
第５図および第７図に図示した原理をアナログ回路を用
いて実現できることは勿論である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、輝度減少に伴う彩
度の増大並びに輝度増加に伴う彩度の減少を自動的に補
正するようにしているのでコントラスト処理を行った場
合でも画像の劣化を伴うような彩度の移動を防止するこ
とが出来、高画質の画像を再生することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実現する処理系統の構成を示し
たブロック図、第２図は画像処理部分の詳細な構成を示
すブロック図、第３図は輝度、色差の色空間における色
ベクトルを説明した説明図、第４図は電子コントラスト
処理に用いられる特性を示した特性図、第５図は輝度に
従って彩度の補正を行う原理を示したブロック図、第６
図は準線形特性に従って彩度補正を行う原理を示した特
性図、第７図は第６図の特性をもとにして行う彩度補正
の変形例を示したブロック図である。 １・・・読取装置　　　　３・・・プリンタ４・・・画
像処理ユニット ６．７・・・メモリ　　　　８・・・モニターメモリ８
・・・モニタ ー・−一゛・ ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２次元の原画を三原色に対し行、列方向に光電走査
   し、得られる画像信号を輝度信号（Ｙ）と２つの色差信
   号（Ｃ１、Ｃ２）に変換し、輝度信号を電子コントラス
   ト処理により変調させる電子画像処理における彩度補正
   方法において、 前記電子コントラスト処理前と処理後のそれぞれの輝度
   信号（Ｙ１、Ｙ２）を求め、その商（Ｙ２／Ｙ１）と各
   色差信号（Ｃ１、Ｃ２）を掛算し、それにより輝度減少
   に伴う彩度の増加並びに輝度増加に伴う彩度の減少を自
   動的に補正するようにしたことを特徴とする電子画像処
   理における彩度補正方法。 ２）前記三原色に対する画像信号が輝度信号（Ｙ）、２
   つの色差信号（Ｕ、Ｖ）に変換され、前記２つの色差信
   号が前記電子コントラスト処理の前後における輝度信号
   の商（Ｙ２／Ｙ１）と掛算される特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３）前記商（Ｙ２／Ｙ１）が補正係数（Ｋ）で掛算され
   、この補正係数は商（Ｙ２／Ｙ１）の値が小さい場合に
   は大きく、またその商の値が大きくなるにつれて減少す
   るように選ばれる特許請求の範囲第１項に記載の方法。