画像入力装置、画像入力方法およびこれを用いた記録媒体
【課題】デジタルスチルカメラやスキャナ等において、画像を撮像して画像データを生成する際、画質の劣化しない高品質な画像データを出力先に提供する画像入力装置、画像入力方法およびこれを用いた記録媒体の提供を課題とする。
【解決手段】撮像して得られた画像信号から出力画像データを生成する際、出力画像データを出力する出力先の情報を取得し、この出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像データに色変換する色変換係数を取得し、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうエンコード情報を取得し、前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を行い、前記エンコード情報に基づいてエンコードを行ない、出力画像データを生成することで前記課題を解決する。
【解決手段】撮像して得られた画像信号から出力画像データを生成する際、出力画像データを出力する出力先の情報を取得し、この出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像データに色変換する色変換係数を取得し、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうエンコード情報を取得し、前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を行い、前記エンコード情報に基づいてエンコードを行ない、出力画像データを生成することで前記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子等を用いて得られる画像信号から出力画像データを生成するデジタルスチルカメラやスキャナ等の画像入力装置、画像入力方法およびこれを用いた記録媒体の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】今日、パーソナルコンピュータやデジタルスチルカメラやスキャナ等が高性能化し、また、広範囲に普及したことにより、デジタルスチルカメラやスキャナで取り込んだデジタル画像を、パーソナルコンピュータに取り込んでモニタに表示したり、あるいは家庭用テレビモニタ等に表示することが容易になってきた。また、同一のデジタル画像を異種表示媒体である表示モニタに画像表示する機会も多くなってきた。例えば、スキャナ等で取り込んだデジタル画像やデジタルスチルカメラで撮影されたでデジタル画像を、ＮＴＳＣ方式のＮＴＳＣ表示モニタやＨＤＴＶ形式のＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）表示モニタ等に表示する機会も多く、同一画像信号の異種画像表示媒体への相互乗り入れが進んでいる。
【０００３】これに伴い、今後、デジタル画像を画像表示する画像表示媒体を特定したり限定することは困難になることが予想される。例えば、現在市販されているデジタルスチルカメラでは、ＨＤＴＶ表示モニタを出力先の画像表示媒体と予め設定しているが、将来的には、家庭に広く普及しているＮＴＳＣ表示モニタやｓＲＧＢ色信号形式のｓＲＧＢ表示モニタ等種々の表示モニタに画像表示をさせて画像を鑑賞するケースの増えることが予想される。また、デスクトップパブリッシングの分野では、現在スキャナ等で撮影されたデジタル画像をリスフィルムを介して印刷原稿を作成する方法が一般に用いられているが、リスフィルムを介することなくデジタル画像をＣＴＰ(Computer To Plate) 出力装置を用いて、レーザ光で直接印刷版に網点を作成する方法も始まっており、今後ＣＴＰ出力装置もデジタル画像の出力装置の１つとして用いられることが予想され、例えば、デジタルスチルカメラで撮影された画像の出力画像データをＣＴＰ装置等に直接供給して製版を行なうことも考えられる。このように、今後デジタル画像データの出力先が広がることが予想される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現在市販されるデジタルスチルカメラやスキャナ等の入力装置は、予め出力先が定められているため、画像を撮像して得られた画像信号は、予め定められている出力先の色信号に適した入力画像データを生成するように構成されている。例えば図６に太線で示されるように、被写体をデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）で撮影する場合、ＣＣＤ撮像素子によって得られた画像信号は、増幅されＡ／Ｄ変換されて１０ビットのデジタル画像信号とされる。その後、規格ＩＴＵ（International Telecomunicatiion Union ）−Ｒ ＢＴ. ７０９で規定される色空間の信号（以降、ＢＴ７０９色信号という）に色変換され、信号の値が負の場合、負の値が０にクリップ（非負化）され、その後、８ビットの量子化信号にエンコードされてＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）に適した信号、すなわち、ＢＴ７０９色信号（画像データ）が生成される。一方、ＨＤＴＶ表示モニタでは、この出力画像データの供給を受けて画像表示（ソフトコピー）を行なう。
【０００５】また、デスクトップパブリッシングの分野でも、図６に示されるように、原稿を製版用スキャナで取り込んだ場合、ＣＣＤ撮像素子によって得られた画像信号は、増幅されＡ／Ｄ変換されて１０ビットのデジタル画像信号とされ、その後、ＸＹＺ表色系の３刺激値ＸＹＺで規定される色空間の信号に変換され、線型のエンコード処理が施され、製版用出力装置等に適したＸＹＺ色信号（画像データ）が生成される。製版用出力装置では、この出力画像データの供給を受けて、最終的な印刷物等のハードコピーを作成するための製版処理を行なう。
【０００６】このように、デジタルスチルカメラや製版用スキャナでは、ＢＴ７０９の色信号やＸＹＺ色信号に変換されるが、現在規格化されている色信号としては、この他に、家庭用テレビモニタとして広く普及しているＮＴＳＣ表示モニタの定めるＮＴＳＣ色信号やｓＲＧＢ色信号も挙げられる。これらの色信号は、色信号で規定される３原色の色度が色信号の種類に応じて定まっており、エンコード処理の方法も色信号の種類に応じて定まっている。例えば、ＢＴ７０９色信号とｓＲＧＢ色信号は、色信号で規定される３原色の色度は同じであり色変換は同じであるが、図４に示すように、エンコード処理が異なっており、また、ＮＴＳＣ色信号とＢＴ７０９色信号では、色信号で規定される３原色の色度は異なり、色変換は異なるが、エンコード処理は、共に非線形的に８ビット信号に量子化するＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９で定めるエンコード処理であり、同一である。このように規格化されている色信号では、色信号によって色空間とエンコード処理内容が定まっている。
【０００７】そのため、デジタルスチルカメラによって撮影した画像をＢＴ７０９色信号の色空間と同じ色空間を持つｓＲＧＢ色信号を指定するｓＲＧＢ表示モニタに画像表示（ソフトコピー）するには、ＢＴ７０９色信号の形式の出力画像データが生成されているので、色変換を施さず、図４に示すようなエンコードによる量子化方法の差異を補正する補正処理を行ない、ｓＲＧＢ表示モニタに送り、画像表示（ソフトコピー）する。一方、デジタルスチルカメラで撮影され、ＢＴ７０９色信号に色信号変換された画像を、ＨＤＴＶ表示モニタに画像表示（ソフトコピー）するには、８ビットで量子化された出力画像データをＮＴＳＣの定める色空間に色変換し、その際、負の値の信号を０にクリップするクリップ処理（非負化処理）を行い、Ｄ／Ａ変換してＨＤＴＶ表示モニタに伝送する。
【０００８】このように入力装置から得られた出力画像データは、予め色信号の形式が定まっており、出力先が限定されるため、以下に示すような不都合が生じる。たとえば、デジタルスチルカメラの内部では、ＣＣＤ撮像素子等から得られ１０ビットに量子化された画像信号は、図２に示す分光感度分布で特徴付けられるＢＴ７０９色信号に色変換される。このＢＴ７０９色信号を特徴付ける分光感度分布は図２に示すように負の感度の領域を有するので、色変換された信号値が、本来、負になることもあるが、そのような場合、上述したように、色変換後の負の値を０にクリップして処理する。また、ＢＴ７０９色信号に変換する際、図４に示すように、非線形変換を行ないつつ、１０ビットの画像信号を８ビットに量子化する。そのため、８ビットで量子化されたＢＴ７０９色信号の出力画像データを他の色信号に変換する場合、例えば、製版装置等に適した１０ビットのＸＹＺ色信号に変換する場合、出力画像データが上記クリップ処理や８ビット量子化を行われているため、欠落した情報を復元できず、画像の画質が劣化してしまうといった問題がある。今後マルチメディアの発達により多種の色信号が規格化されることが予想され、上記問題は将来益々大きくなることが予想される。
【０００９】そこで、本発明は、上記問題を解決すべく、デジタルスチルカメラやスキャナ等において、画像を撮像して出力画像データを生成する際、画質の劣化しない高品質な出力画像データを出力先に提供する画像入力装置、画像入力方法およびこれを用いた記録媒体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、撮像された画像の画像信号から出力画像データを生成する画像入力装置であって、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する出力先情報取得手段と、この出力先情報取得手段によって取得された出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する色変換係数取得手段と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得するエンコード情報取得手段と、前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を行い、さらに、前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう変換手段とを備えることを特徴とする画像入力装置を提供するものである。
【００１１】ここで、上記画像入力装置は、前記出力先情報取得手段は、前記出力先の出力分光感度分布を取得し、前記色変換係数取得手段は、前記出力先情報取得手段で取得された前記出力分光感度分布とこの画像入力装置の持つ既知の入力分光感度分布とから前記色変換係数を導出することで前記色変換係数を取得するのが好ましい。
【００１２】この場合、前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（１）で表されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）であるのが好ましい。
【数５】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（２）で表されるものである。
【数６】
【００１３】より好ましくは、前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（３）で表されるｄ2 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）であるのがよい。
【数７】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（４）で表されるものである。
【数８】
【００１４】また、前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＥＣ／４ＷＤ ６１９６６−２−１に記載のエンコード情報であるのが好ましく、また、前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に記載のエンコード情報であるのが好ましい。
【００１５】また、本発明は、撮像された画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得し、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得するとともに、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得し、前記画像信号に対して、前記色変換係数を用いて色変換を施し、さらに前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なうことで出力画像データを生成することを特徴とする画像入力方法を提供するものである。
【００１６】さらに、本発明は、画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得する手順と、取得した前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を施し、さらに取得した前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう手順とをコンピュータに実行させて、画像信号から出力先に適した出力画像データを生成することを特徴とするプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体を提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の画像入力装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１８】図１には、本発明の画像入力装置の好適実施例である画像入力装置１０が示される。画像入力装置１０は、画像を撮像して得られた画像信号を色信号変換し、選択された出力装置に適した出力画像データを生成する画像入力装置であり、デジタルスチルカメラやスキャナが例として挙げられる。画像入力装置１０は、撮像系１２、色信号情報取得部１４、色変換係数導出部１６、色信号変換部１８、メモリ部２０および記録メディア書込・読込部２２と、これら撮像系１２、色信号情報取得部１４、色変換係数導出部１６、色信号変換部１８および記録メディア書込・読込部２２の動作を制御し管理する図示されないＣＰＵとを備える。
【００１９】撮像系１２は、ＣＣＤやＭＯＳ型撮像素子等を用いて画像や原稿を撮像して画像信号を得、この画像信号を増幅して１０ビットのＡ／Ｄ変換を行ない、必要に応じて傷欠陥補正等の信号処理を行なう部分であって、公知の撮像系が用いられる。
【００２０】色信号情報取得部１４は、撮像系１２から送られた画像信号を色信号変換して所望の出力画像データとするための色信号情報を、オペレータのキー入力等によって受ける出力先情報を取得する手段を形成する部分である。出力先情報とは出力先の出力装置に適した色信号に関する色信号情報であり、例えば、出力装置で定める色信号情報、例えば、ＮＴＳＣ色信号やＢＴ７０９色信号やｓＲＧＢ色信号やＸＹＺ色信号等の色信号情報が入力される。色信号情報が入力されると、色信号情報毎に予め記録されている出力分光感度分布およびエンコード情報の中から、入力された色信号情報の出力分光感度分布およびエンコード情報を呼びだし、色変換係数導出部１６および色信号変換部１８に送るように構成されている。あるいは、出力先情報とは出力装置の名称や型式等の識別情報であり、出力装置の名称や型式等の識別情報がオペレータによりキー入力されると、メモリー部２０に予め出力装置の名称や型式毎に記録された出力分光感度分布およびエンコード情報を呼び出し、色変換係数導出部１６および色信号変換部１８に送る。
【００２１】色変換係数導出部１６は、メモリ部２０から送られた出力装置の出力分光感度分布と撮像系１２が有する既知の入力分光感度分布とから、後述する色変換係数の導出方法によって色変換係数を導出する部分であり、色変換係数取得手段を形成する。メモリ部２０から送られる出力装置の出力分光感度分布は、例えば、ＢＴ７０９色信号が色信号情報取得部１４で入力された場合、あるいは、出力装置としてＨＤＴＶ表示モニタが指定された場合、色変換係数導出部１６は図２に示されるような分光感度分布を得、また、ＮＴＳＣ色信号が入力された場合、あるいは、出力装置としてＮＴＳＣ表示モニタが指定された場合、図３に示されるような分光感度分布を得る。色変換係数導出部１６は、導出された色変換係数を、色信号変換処理部１８に送る。
【００２２】また、画像入力装置１０には、色信号情報取得部１４から得られる出力先情報に基づいてメモリ部２０からエンコード情報を取得するエンコード情報取得手段が、色信号情報取得部１４およびメモリ部２０によって形成される。図４には、メモリ部２０からエンコード情報が呼びだされ色信号変換部１８に送られる、ＢＴ７０９色信号とｓＲＧＢ色信号におけるエンコード情報が示されており、非線形の変換を受けて８ビットの量子化された信号に処理される。このようなエンコード情報は、例えば、ＩＥＣ／４ＷＤ ６１９６６−２−１（ＩＥＣ（International Electotechnical Commission))やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９（ＩＴＵ( International Telecomunication Union))に記載されるエンコード情報が挙げられる。
【００２３】色信号変換部１８は、色信号変換手段を形成する部分であり、色変換係数導出部１６から送られた係数を色変換マトリクスの係数として用いて、撮像系１２から送られてきた画像信号を色変換し、メモリ部２０から送られたエンコード情報を用いて量子化し、例えばＢＴ７０９色信号やｓＲＧＢ色信号の場合、８ビット信号に非線形的に量子化し、所望の出力画像データを生成する。
【００２４】生成された出力画像データは、入力設定された色信号の形式を指定する出力装置、あるいは、入力設定された出力先の出力装置、例えばＮＴＳＣ表示モニタ、ＨＤＴＶモニタ、ｓＲＧＢモニタ等やＣＴＰ装置等の製版装置に送られる。また、生成された出力画像データは、記録メディア書込・読込部２２を介して、スマートメディア、ＰＣカード、ＤＶＤ、メモリステック等の公知の記録メディアに記録されてもよい。その際、出力画像データとともに色信号情報を記録することが望ましい。出力画像データを呼び出す際、出力装置の色信号に合う出力画像データを呼び出すためである。また、記録メディアに色信号情報とともに記録された出力画像データを記録メディア書込・読込部２２を介して、読み出して色信号変換部１８で色信号変換を行い、所望の出力装置に転送するように構成してもよい。また、色信号に応じて定まる出力分光感度分布が得られると、色変換係数導出部１６において色変換係数が一意的に導出されるので、この係数を予め導出してメモリ部２０に記録しておき、色信号情報や色信号を規定する出力装置の名称や型式等の識別情報が入力されると、これに基づいて色変換係数を、メモリ部２０から呼出し、色信号変換部１８に直接送るように構成してもよい。
【００２５】次に、本発明の画像入力方法について、画像入力装置１０に基づいて説明する。
【００２６】まず、色信号情報取得部１４において、ＮＴＳＣ色信号やＢＴ７０９色信号等の色信号情報がキー入力され、この色信号情報に基づいて、メモリ部２０から、この色信号で定まる出力分光感度分布とエンコード情報が呼びだされる。出力分光感度分布は色変換係数導出部１６に送られ、エンコード情報は色信号変換部１８に送られる。
【００２７】色変換係数導出部１６では、送られてきた出力分光感度分布と撮像系１２の有する既知の入力分光感度分布とから、画像信号に所望の色変換を施すための色変換マトリクスの係数（色変換係数）を導出する。例えば、撮像系１２の有するｍ個の分光感度分布から成る入力分光感度分布Ｉi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）と、キー入力された色信号情報によって定まる、あるいはキー入力された出力装置等の識別情報によって定まる、ｎ個の分光感度分布から成る出力分光感度分布Ｏj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）を得ると、下記式（１）で示されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａjiを求める。ここで、Ｏ*j （λ）は、式（２）で示されるように、係数ａjiを係数とするＩi （λ）の線型和で表される。
【００２８】
【数９】
【数１０】
【００２９】すなわち、式（１）で示されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａjiを求めることによって、色変換マトリクスの色変換係数を導出する。ここで、式（１）の右辺は、Ｏj （λ）とＯ*j （λ）の差の絶対値を可視領域の波長を積分範囲として積分を求めることを示し、この積分の値を最小にすることによって、入力分光感度分布Ｉi （λ）の線型和で表されるＯ*j （λ）を出力分光感度分布Ｏ（λ）に最もよく近似させる。すなわち、分光波形において、出力分光感度分布Ｏ（λ）を入力感度分布Ｉi （λ）の線型和で最良に近似させる。
【００３０】従来、マクベスチャート等の複数の色見本を所定の光源下、被写体として撮影し、この被写体の出力画像データが出力装置で定められた出力画像データの値に一致するように、色変換マトリクスの色変換係数を求めていた。そのため、比較的適切な色変換を行なうことのできる範囲は、マクベスチャート等の色見本の持つ分光分布で表現される範囲付近に限られ、マクベスチャート等の色見本で表現できない分光分布を持つ被写体等は、適切に色変換できなかった。また、導出される色変換係数は、マクベスチャート等の色見本の撮影の際の照明光源の分光強度分布にも影響されるため、照明光源の種類によっては適切に色変換できない場合もあった。
【００３１】しかし、式（１）で示される導出方法では、可視領域全体において出力分光感度分布Ｏ（λ）を入力分光感度分布Ｉi （λ）の線型和を用いて最もよく近似すして表すので、撮影するマクベスチャート等の色見本や撮影の際の照明光の分光強度分布に影響されない安定した色変換を行なうことができる。
【００３２】また、上記式（１）の替わりに、下記式（３）で示されるｄ2 （Ｉ，Ｏj ）を最小にすることによって色変換係数を求めてもよい。ここで、Ｏ*j （λ）は、下記式（４）で示されるように、数ａjiを係数とするＩi （λ）の線型和で表される。
【数１１】
【数１２】
ここで、内積（ ，）は、下記式（５）を表す。
【数１３】
【００３３】上記式（１）で色変換係数を導出する方法は、入力分光感度分布Ｉi （λ）の線型和で表したＯ*j （λ）を用いて、可視領域全体において出力分光波形Ｏj（λ）を最良に近似するものであるが、上記式（３）で色変換係数を導出する方法は，上記式（１）の方法と異なり、人間の色味を認知する視覚特性を考慮して色変換係数を導出するものである。
【００３４】すなわち、本来人間は、分光波形に比例した形で光の色を認知するわけではなく、基準色、例えば完全な白色を基準にした相対比較で色味を認知するものである。しかも、色味の認知の度合いは、線型でなく非線形である。このことは、人間の知覚する色味を最適に定量化する均等色空間におけるＬ* 、ａ* およびｂ*の値が、ＸＹＺ表色系における３刺激値Ｘ，ＹおよびＺの値を完全拡散反射面における基準３刺激値Ｘ0 、Ｙ0 およびＺ0 を基準にした相対比、すなわちＸ／Ｘ0 やＹ／Ｙ0 やＺ／Ｚ0 を３分の１乗した値の線型結合によって表されることからもわかる。
【００３５】上記式（３）で表される色変換係数の導出方法は、上記人間の色味の知覚特性を考慮して導出されるものであり、例えば、人間の色味の知覚特性を考慮した均等色空間Ｌ* ａ* ｂ* で考えると、均等色空間Ｌ* ａ* ｂ* において、入力装置の画像データから得られるＬ* 、ａ* およびｂ* の値を、出力装置において表示する色味のＬ* 、ａ* およびｂ* の値に最も近似させる変換係数を求めるものである。
【００３６】入力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値をそれぞれＬ1 * 、ａ1 * およびｂ1 * とし、出力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値をそれぞれＬ2 * 、ａ2 * およびｂ2 * とした場合、入力装置におけるＬ1 * 、ａ1 * およびｂ1 * の値と、出力装置におけるＬ2 * 、ａ2 * およびｂ2 * の値との差ΔＬ* 、Δａ*およびΔｂ* を考え、下記式（６）〜（８）のように期待値を評価する。ここで、Ｅ［ ］は、被写体の分光反射率分布ρl （λ）を統計上理想的に分散させた際の期待値を表す演算子である。なお、Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 、Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 およびΔ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 は、入力装置におけるＬ1 * 、ａ1 * およびｂ1 *で表される色味の３刺激値Ｘ1 、Ｙ1 およびＺ1 とし、出力装置におけるＬ2 *、ａ2 * およびｂ2 * で表される色味の３刺激値Ｘ2 、Ｙ2 およびＺ2 とする時、各々（Ｘ1 ／Ｘ01）1/3 −（Ｘ2 ／Ｘ02）1/3 、（Ｙ1 ／Ｙ01）1/3 −（Ｙ2／Ｙ02）1/3 および（Ｚ1 ／Ｚ01）1/3 −（Ｚ2 ／Ｚ02）1/3 である。ここで、Ｘ01、、Ｙ01およびＺ01は、入力装置の色空間における基準３刺激値であり、Ｘ02、、Ｙ02およびＺ02は、出力装置の色空間における基準３刺激値である。
【００３７】
Ｅ［ΔＬ* ］＝ １１６・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］ （６）
Ｅ［Δａ* ］≦ ５００・Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］
＋５００・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］ （７）
Ｅ［Δｂ* ］≦ ５００・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］
＋５００・Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］ （８）
上式（６）〜（８）から判るように、期待値Ｅ［ΔＬ* ］、Ｅ［Δａ* ］およびＥ［Δｂ* ］を最小化するには、Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］の各々を最小にするとよい。すなわち、入力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値を、色変換によって出入力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値に最も近似させるには、Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］およびＥ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化する色変換を行なうことによって達成される。
【００３８】そこで、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］を最小化するために必要な条件を求める。例えば、Ｏ1 （λ）、Ｏ2 （λ）およびＯ3 （λ）を下記のような等色関数として考える。
【数１４】
ここで、Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 を整理すると、下記式（９）で表される。式（９）におけるＣは定数である。ここで、式（９）の右辺には、式（３）の右辺を等色関数で表した項が含まれており、この項を０に近づけることで、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］を最小化することができる。
【数１５】
【数１６】
【００３９】また、上記式（９）に示されるように、被写体の分光反射率分布ρl （λ）が式（３）の右辺に該当する項と分離されているので、被写体の分光反射率分布ρl （λ）に依存しない形で、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］を最小化することができる。同様な方法により、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化することができる。すなわち、まとめると、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化するには、式（３）のｄ2 （Ｉ, Ｏj ）を最小化することが必要であるが、この最小化は、ｄ2（Ｉ, Ｏj ）を最小化する係数ａjiを導出することによって達成できる。このようにして、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化するための係数ａjiを導出することができる。なお、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化するための係数ａjiの導出は、一般に非線形方程式となるが、公知の解法によって係数ａjiを求めることができる。
【００４０】例えば、図５（ａ）に示す入力分光感度分布を有するデジタルスチルカメラと、図５（ｂ）に示す入力分光感度分布を有するスキャナからの画像信号を、ＢＴ７０９色信号、ＮＴＳＣ色信号およびＸＹＺ色信号に色変換する場合、式（１）による色変換導出方法の場合、表１に示す係数ａji（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）が導出される。また、式（３）による色変換導出方法の場合、表２に示す係数ａji（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）が導出される。こうして導出された係数ａjiは、色変換係数として、色信号変換部１８に送られ、色信号変換部１８において、係数ａjiおよびエンコード情報が設定される。
【００４１】
【表１】
【表２】
【００４２】一方、撮像系１２で撮像された画像の画像信号は増幅されて１０ビットのＡ／Ｄ変換を施され、さらに傷欠陥補正等の信号処理が施され、色信号変換部１８に送られる。色信号変換部１８では、撮像系１２から送られた画像信号、例えばＳi （ｉ＝１〜ｍ）を下記式（１０）に示す係数ａji（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）から構成される色変換マトリクスＭを用いて画像データＤj （ｊ＝１〜ｎ）に色変換する。
【数１７】
【００４３】その後、エンコード情報にしたがって、画像信号である画像データＤj （ｊ＝１〜ｎ）は、量子化され、例えばｓＲＧＢ色信号の場合は、図４に示される破線のような非線形な処理により８ビット信号に変換される。このようにして、入力された色信号情報等によって所望の色信号の出力画像データが、また、入力された出力装置等の識別情報によって所望の出力装置が指定する色信号の出力画像データを生成することができる。
【００４４】なお、上記画像入力方法は、画像入力装置１０の中の専用回路によって実行されてもよいし、コンピュータの機能を備える画像入力装置において上述した作用を発揮するソフトウェアによって処理されてもよい。ソフトウェア処理される場合、上述したような各工程（手順）を含むプログラムが、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、コンピュータの機能を備える画像入力装置に読み込まれることで随時実行される。本発明は、このようなプログラムが記録された記録媒体を提供する。
【００４５】以上、本発明の画像処理装置および画像処理方法およびこれを用いた記録媒体について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、出力装置の色信号情報や出力装置の識別情報等の出力先情報を取得し、この情報に基づいて色信号変換を行なうので、デジタルスチルカメラやスキャナ等の画像入力装置において、画質の劣化しない高品質な出力画像データを出力先に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像入力装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の画像入力方法で用いる出力分光感度分布の一例を示す図である。
【図３】 本発明の画像入力方法で用いる出力分光感度分布の他の例を示す図である。
【図４】 本発明の画像入力方法で用いるエンコード情報の一例を示す図である。
【図５】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の画像入力方法で用いる入力分光感度分布の一例を示す図である。
【図６】 従来の入力装置で作成される出力画像データの流れを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 画像入力装置
１２ 撮像系
１４ 色信号情報取得部
１６ 色変換係数導出部
１８ 色信号変換部
２０ メモリ部
２２ 記録メディア書込・読込部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子等を用いて得られる画像信号から出力画像データを生成するデジタルスチルカメラやスキャナ等の画像入力装置、画像入力方法およびこれを用いた記録媒体の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】今日、パーソナルコンピュータやデジタルスチルカメラやスキャナ等が高性能化し、また、広範囲に普及したことにより、デジタルスチルカメラやスキャナで取り込んだデジタル画像を、パーソナルコンピュータに取り込んでモニタに表示したり、あるいは家庭用テレビモニタ等に表示することが容易になってきた。また、同一のデジタル画像を異種表示媒体である表示モニタに画像表示する機会も多くなってきた。例えば、スキャナ等で取り込んだデジタル画像やデジタルスチルカメラで撮影されたでデジタル画像を、ＮＴＳＣ方式のＮＴＳＣ表示モニタやＨＤＴＶ形式のＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）表示モニタ等に表示する機会も多く、同一画像信号の異種画像表示媒体への相互乗り入れが進んでいる。
【０００３】これに伴い、今後、デジタル画像を画像表示する画像表示媒体を特定したり限定することは困難になることが予想される。例えば、現在市販されているデジタルスチルカメラでは、ＨＤＴＶ表示モニタを出力先の画像表示媒体と予め設定しているが、将来的には、家庭に広く普及しているＮＴＳＣ表示モニタやｓＲＧＢ色信号形式のｓＲＧＢ表示モニタ等種々の表示モニタに画像表示をさせて画像を鑑賞するケースの増えることが予想される。また、デスクトップパブリッシングの分野では、現在スキャナ等で撮影されたデジタル画像をリスフィルムを介して印刷原稿を作成する方法が一般に用いられているが、リスフィルムを介することなくデジタル画像をＣＴＰ(Computer To Plate) 出力装置を用いて、レーザ光で直接印刷版に網点を作成する方法も始まっており、今後ＣＴＰ出力装置もデジタル画像の出力装置の１つとして用いられることが予想され、例えば、デジタルスチルカメラで撮影された画像の出力画像データをＣＴＰ装置等に直接供給して製版を行なうことも考えられる。このように、今後デジタル画像データの出力先が広がることが予想される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現在市販されるデジタルスチルカメラやスキャナ等の入力装置は、予め出力先が定められているため、画像を撮像して得られた画像信号は、予め定められている出力先の色信号に適した入力画像データを生成するように構成されている。例えば図６に太線で示されるように、被写体をデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）で撮影する場合、ＣＣＤ撮像素子によって得られた画像信号は、増幅されＡ／Ｄ変換されて１０ビットのデジタル画像信号とされる。その後、規格ＩＴＵ（International Telecomunicatiion Union ）−Ｒ ＢＴ. ７０９で規定される色空間の信号（以降、ＢＴ７０９色信号という）に色変換され、信号の値が負の場合、負の値が０にクリップ（非負化）され、その後、８ビットの量子化信号にエンコードされてＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）に適した信号、すなわち、ＢＴ７０９色信号（画像データ）が生成される。一方、ＨＤＴＶ表示モニタでは、この出力画像データの供給を受けて画像表示（ソフトコピー）を行なう。
【０００５】また、デスクトップパブリッシングの分野でも、図６に示されるように、原稿を製版用スキャナで取り込んだ場合、ＣＣＤ撮像素子によって得られた画像信号は、増幅されＡ／Ｄ変換されて１０ビットのデジタル画像信号とされ、その後、ＸＹＺ表色系の３刺激値ＸＹＺで規定される色空間の信号に変換され、線型のエンコード処理が施され、製版用出力装置等に適したＸＹＺ色信号（画像データ）が生成される。製版用出力装置では、この出力画像データの供給を受けて、最終的な印刷物等のハードコピーを作成するための製版処理を行なう。
【０００６】このように、デジタルスチルカメラや製版用スキャナでは、ＢＴ７０９の色信号やＸＹＺ色信号に変換されるが、現在規格化されている色信号としては、この他に、家庭用テレビモニタとして広く普及しているＮＴＳＣ表示モニタの定めるＮＴＳＣ色信号やｓＲＧＢ色信号も挙げられる。これらの色信号は、色信号で規定される３原色の色度が色信号の種類に応じて定まっており、エンコード処理の方法も色信号の種類に応じて定まっている。例えば、ＢＴ７０９色信号とｓＲＧＢ色信号は、色信号で規定される３原色の色度は同じであり色変換は同じであるが、図４に示すように、エンコード処理が異なっており、また、ＮＴＳＣ色信号とＢＴ７０９色信号では、色信号で規定される３原色の色度は異なり、色変換は異なるが、エンコード処理は、共に非線形的に８ビット信号に量子化するＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９で定めるエンコード処理であり、同一である。このように規格化されている色信号では、色信号によって色空間とエンコード処理内容が定まっている。
【０００７】そのため、デジタルスチルカメラによって撮影した画像をＢＴ７０９色信号の色空間と同じ色空間を持つｓＲＧＢ色信号を指定するｓＲＧＢ表示モニタに画像表示（ソフトコピー）するには、ＢＴ７０９色信号の形式の出力画像データが生成されているので、色変換を施さず、図４に示すようなエンコードによる量子化方法の差異を補正する補正処理を行ない、ｓＲＧＢ表示モニタに送り、画像表示（ソフトコピー）する。一方、デジタルスチルカメラで撮影され、ＢＴ７０９色信号に色信号変換された画像を、ＨＤＴＶ表示モニタに画像表示（ソフトコピー）するには、８ビットで量子化された出力画像データをＮＴＳＣの定める色空間に色変換し、その際、負の値の信号を０にクリップするクリップ処理（非負化処理）を行い、Ｄ／Ａ変換してＨＤＴＶ表示モニタに伝送する。
【０００８】このように入力装置から得られた出力画像データは、予め色信号の形式が定まっており、出力先が限定されるため、以下に示すような不都合が生じる。たとえば、デジタルスチルカメラの内部では、ＣＣＤ撮像素子等から得られ１０ビットに量子化された画像信号は、図２に示す分光感度分布で特徴付けられるＢＴ７０９色信号に色変換される。このＢＴ７０９色信号を特徴付ける分光感度分布は図２に示すように負の感度の領域を有するので、色変換された信号値が、本来、負になることもあるが、そのような場合、上述したように、色変換後の負の値を０にクリップして処理する。また、ＢＴ７０９色信号に変換する際、図４に示すように、非線形変換を行ないつつ、１０ビットの画像信号を８ビットに量子化する。そのため、８ビットで量子化されたＢＴ７０９色信号の出力画像データを他の色信号に変換する場合、例えば、製版装置等に適した１０ビットのＸＹＺ色信号に変換する場合、出力画像データが上記クリップ処理や８ビット量子化を行われているため、欠落した情報を復元できず、画像の画質が劣化してしまうといった問題がある。今後マルチメディアの発達により多種の色信号が規格化されることが予想され、上記問題は将来益々大きくなることが予想される。
【０００９】そこで、本発明は、上記問題を解決すべく、デジタルスチルカメラやスキャナ等において、画像を撮像して出力画像データを生成する際、画質の劣化しない高品質な出力画像データを出力先に提供する画像入力装置、画像入力方法およびこれを用いた記録媒体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、撮像された画像の画像信号から出力画像データを生成する画像入力装置であって、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する出力先情報取得手段と、この出力先情報取得手段によって取得された出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する色変換係数取得手段と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得するエンコード情報取得手段と、前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を行い、さらに、前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう変換手段とを備えることを特徴とする画像入力装置を提供するものである。
【００１１】ここで、上記画像入力装置は、前記出力先情報取得手段は、前記出力先の出力分光感度分布を取得し、前記色変換係数取得手段は、前記出力先情報取得手段で取得された前記出力分光感度分布とこの画像入力装置の持つ既知の入力分光感度分布とから前記色変換係数を導出することで前記色変換係数を取得するのが好ましい。
【００１２】この場合、前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（１）で表されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）であるのが好ましい。
【数５】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（２）で表されるものである。
【数６】
【００１３】より好ましくは、前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（３）で表されるｄ2 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）であるのがよい。
【数７】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（４）で表されるものである。
【数８】
【００１４】また、前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＥＣ／４ＷＤ ６１９６６−２−１に記載のエンコード情報であるのが好ましく、また、前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に記載のエンコード情報であるのが好ましい。
【００１５】また、本発明は、撮像された画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得し、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得するとともに、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得し、前記画像信号に対して、前記色変換係数を用いて色変換を施し、さらに前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なうことで出力画像データを生成することを特徴とする画像入力方法を提供するものである。
【００１６】さらに、本発明は、画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得する手順と、取得した前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を施し、さらに取得した前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう手順とをコンピュータに実行させて、画像信号から出力先に適した出力画像データを生成することを特徴とするプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体を提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の画像入力装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１８】図１には、本発明の画像入力装置の好適実施例である画像入力装置１０が示される。画像入力装置１０は、画像を撮像して得られた画像信号を色信号変換し、選択された出力装置に適した出力画像データを生成する画像入力装置であり、デジタルスチルカメラやスキャナが例として挙げられる。画像入力装置１０は、撮像系１２、色信号情報取得部１４、色変換係数導出部１６、色信号変換部１８、メモリ部２０および記録メディア書込・読込部２２と、これら撮像系１２、色信号情報取得部１４、色変換係数導出部１６、色信号変換部１８および記録メディア書込・読込部２２の動作を制御し管理する図示されないＣＰＵとを備える。
【００１９】撮像系１２は、ＣＣＤやＭＯＳ型撮像素子等を用いて画像や原稿を撮像して画像信号を得、この画像信号を増幅して１０ビットのＡ／Ｄ変換を行ない、必要に応じて傷欠陥補正等の信号処理を行なう部分であって、公知の撮像系が用いられる。
【００２０】色信号情報取得部１４は、撮像系１２から送られた画像信号を色信号変換して所望の出力画像データとするための色信号情報を、オペレータのキー入力等によって受ける出力先情報を取得する手段を形成する部分である。出力先情報とは出力先の出力装置に適した色信号に関する色信号情報であり、例えば、出力装置で定める色信号情報、例えば、ＮＴＳＣ色信号やＢＴ７０９色信号やｓＲＧＢ色信号やＸＹＺ色信号等の色信号情報が入力される。色信号情報が入力されると、色信号情報毎に予め記録されている出力分光感度分布およびエンコード情報の中から、入力された色信号情報の出力分光感度分布およびエンコード情報を呼びだし、色変換係数導出部１６および色信号変換部１８に送るように構成されている。あるいは、出力先情報とは出力装置の名称や型式等の識別情報であり、出力装置の名称や型式等の識別情報がオペレータによりキー入力されると、メモリー部２０に予め出力装置の名称や型式毎に記録された出力分光感度分布およびエンコード情報を呼び出し、色変換係数導出部１６および色信号変換部１８に送る。
【００２１】色変換係数導出部１６は、メモリ部２０から送られた出力装置の出力分光感度分布と撮像系１２が有する既知の入力分光感度分布とから、後述する色変換係数の導出方法によって色変換係数を導出する部分であり、色変換係数取得手段を形成する。メモリ部２０から送られる出力装置の出力分光感度分布は、例えば、ＢＴ７０９色信号が色信号情報取得部１４で入力された場合、あるいは、出力装置としてＨＤＴＶ表示モニタが指定された場合、色変換係数導出部１６は図２に示されるような分光感度分布を得、また、ＮＴＳＣ色信号が入力された場合、あるいは、出力装置としてＮＴＳＣ表示モニタが指定された場合、図３に示されるような分光感度分布を得る。色変換係数導出部１６は、導出された色変換係数を、色信号変換処理部１８に送る。
【００２２】また、画像入力装置１０には、色信号情報取得部１４から得られる出力先情報に基づいてメモリ部２０からエンコード情報を取得するエンコード情報取得手段が、色信号情報取得部１４およびメモリ部２０によって形成される。図４には、メモリ部２０からエンコード情報が呼びだされ色信号変換部１８に送られる、ＢＴ７０９色信号とｓＲＧＢ色信号におけるエンコード情報が示されており、非線形の変換を受けて８ビットの量子化された信号に処理される。このようなエンコード情報は、例えば、ＩＥＣ／４ＷＤ ６１９６６−２−１（ＩＥＣ（International Electotechnical Commission))やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９（ＩＴＵ( International Telecomunication Union))に記載されるエンコード情報が挙げられる。
【００２３】色信号変換部１８は、色信号変換手段を形成する部分であり、色変換係数導出部１６から送られた係数を色変換マトリクスの係数として用いて、撮像系１２から送られてきた画像信号を色変換し、メモリ部２０から送られたエンコード情報を用いて量子化し、例えばＢＴ７０９色信号やｓＲＧＢ色信号の場合、８ビット信号に非線形的に量子化し、所望の出力画像データを生成する。
【００２４】生成された出力画像データは、入力設定された色信号の形式を指定する出力装置、あるいは、入力設定された出力先の出力装置、例えばＮＴＳＣ表示モニタ、ＨＤＴＶモニタ、ｓＲＧＢモニタ等やＣＴＰ装置等の製版装置に送られる。また、生成された出力画像データは、記録メディア書込・読込部２２を介して、スマートメディア、ＰＣカード、ＤＶＤ、メモリステック等の公知の記録メディアに記録されてもよい。その際、出力画像データとともに色信号情報を記録することが望ましい。出力画像データを呼び出す際、出力装置の色信号に合う出力画像データを呼び出すためである。また、記録メディアに色信号情報とともに記録された出力画像データを記録メディア書込・読込部２２を介して、読み出して色信号変換部１８で色信号変換を行い、所望の出力装置に転送するように構成してもよい。また、色信号に応じて定まる出力分光感度分布が得られると、色変換係数導出部１６において色変換係数が一意的に導出されるので、この係数を予め導出してメモリ部２０に記録しておき、色信号情報や色信号を規定する出力装置の名称や型式等の識別情報が入力されると、これに基づいて色変換係数を、メモリ部２０から呼出し、色信号変換部１８に直接送るように構成してもよい。
【００２５】次に、本発明の画像入力方法について、画像入力装置１０に基づいて説明する。
【００２６】まず、色信号情報取得部１４において、ＮＴＳＣ色信号やＢＴ７０９色信号等の色信号情報がキー入力され、この色信号情報に基づいて、メモリ部２０から、この色信号で定まる出力分光感度分布とエンコード情報が呼びだされる。出力分光感度分布は色変換係数導出部１６に送られ、エンコード情報は色信号変換部１８に送られる。
【００２７】色変換係数導出部１６では、送られてきた出力分光感度分布と撮像系１２の有する既知の入力分光感度分布とから、画像信号に所望の色変換を施すための色変換マトリクスの係数（色変換係数）を導出する。例えば、撮像系１２の有するｍ個の分光感度分布から成る入力分光感度分布Ｉi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）と、キー入力された色信号情報によって定まる、あるいはキー入力された出力装置等の識別情報によって定まる、ｎ個の分光感度分布から成る出力分光感度分布Ｏj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）を得ると、下記式（１）で示されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａjiを求める。ここで、Ｏ*j （λ）は、式（２）で示されるように、係数ａjiを係数とするＩi （λ）の線型和で表される。
【００２８】
【数９】
【数１０】
【００２９】すなわち、式（１）で示されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａjiを求めることによって、色変換マトリクスの色変換係数を導出する。ここで、式（１）の右辺は、Ｏj （λ）とＯ*j （λ）の差の絶対値を可視領域の波長を積分範囲として積分を求めることを示し、この積分の値を最小にすることによって、入力分光感度分布Ｉi （λ）の線型和で表されるＯ*j （λ）を出力分光感度分布Ｏ（λ）に最もよく近似させる。すなわち、分光波形において、出力分光感度分布Ｏ（λ）を入力感度分布Ｉi （λ）の線型和で最良に近似させる。
【００３０】従来、マクベスチャート等の複数の色見本を所定の光源下、被写体として撮影し、この被写体の出力画像データが出力装置で定められた出力画像データの値に一致するように、色変換マトリクスの色変換係数を求めていた。そのため、比較的適切な色変換を行なうことのできる範囲は、マクベスチャート等の色見本の持つ分光分布で表現される範囲付近に限られ、マクベスチャート等の色見本で表現できない分光分布を持つ被写体等は、適切に色変換できなかった。また、導出される色変換係数は、マクベスチャート等の色見本の撮影の際の照明光源の分光強度分布にも影響されるため、照明光源の種類によっては適切に色変換できない場合もあった。
【００３１】しかし、式（１）で示される導出方法では、可視領域全体において出力分光感度分布Ｏ（λ）を入力分光感度分布Ｉi （λ）の線型和を用いて最もよく近似すして表すので、撮影するマクベスチャート等の色見本や撮影の際の照明光の分光強度分布に影響されない安定した色変換を行なうことができる。
【００３２】また、上記式（１）の替わりに、下記式（３）で示されるｄ2 （Ｉ，Ｏj ）を最小にすることによって色変換係数を求めてもよい。ここで、Ｏ*j （λ）は、下記式（４）で示されるように、数ａjiを係数とするＩi （λ）の線型和で表される。
【数１１】
【数１２】
ここで、内積（ ，）は、下記式（５）を表す。
【数１３】
【００３３】上記式（１）で色変換係数を導出する方法は、入力分光感度分布Ｉi （λ）の線型和で表したＯ*j （λ）を用いて、可視領域全体において出力分光波形Ｏj（λ）を最良に近似するものであるが、上記式（３）で色変換係数を導出する方法は，上記式（１）の方法と異なり、人間の色味を認知する視覚特性を考慮して色変換係数を導出するものである。
【００３４】すなわち、本来人間は、分光波形に比例した形で光の色を認知するわけではなく、基準色、例えば完全な白色を基準にした相対比較で色味を認知するものである。しかも、色味の認知の度合いは、線型でなく非線形である。このことは、人間の知覚する色味を最適に定量化する均等色空間におけるＬ* 、ａ* およびｂ*の値が、ＸＹＺ表色系における３刺激値Ｘ，ＹおよびＺの値を完全拡散反射面における基準３刺激値Ｘ0 、Ｙ0 およびＺ0 を基準にした相対比、すなわちＸ／Ｘ0 やＹ／Ｙ0 やＺ／Ｚ0 を３分の１乗した値の線型結合によって表されることからもわかる。
【００３５】上記式（３）で表される色変換係数の導出方法は、上記人間の色味の知覚特性を考慮して導出されるものであり、例えば、人間の色味の知覚特性を考慮した均等色空間Ｌ* ａ* ｂ* で考えると、均等色空間Ｌ* ａ* ｂ* において、入力装置の画像データから得られるＬ* 、ａ* およびｂ* の値を、出力装置において表示する色味のＬ* 、ａ* およびｂ* の値に最も近似させる変換係数を求めるものである。
【００３６】入力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値をそれぞれＬ1 * 、ａ1 * およびｂ1 * とし、出力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値をそれぞれＬ2 * 、ａ2 * およびｂ2 * とした場合、入力装置におけるＬ1 * 、ａ1 * およびｂ1 * の値と、出力装置におけるＬ2 * 、ａ2 * およびｂ2 * の値との差ΔＬ* 、Δａ*およびΔｂ* を考え、下記式（６）〜（８）のように期待値を評価する。ここで、Ｅ［ ］は、被写体の分光反射率分布ρl （λ）を統計上理想的に分散させた際の期待値を表す演算子である。なお、Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 、Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 およびΔ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 は、入力装置におけるＬ1 * 、ａ1 * およびｂ1 *で表される色味の３刺激値Ｘ1 、Ｙ1 およびＺ1 とし、出力装置におけるＬ2 *、ａ2 * およびｂ2 * で表される色味の３刺激値Ｘ2 、Ｙ2 およびＺ2 とする時、各々（Ｘ1 ／Ｘ01）1/3 −（Ｘ2 ／Ｘ02）1/3 、（Ｙ1 ／Ｙ01）1/3 −（Ｙ2／Ｙ02）1/3 および（Ｚ1 ／Ｚ01）1/3 −（Ｚ2 ／Ｚ02）1/3 である。ここで、Ｘ01、、Ｙ01およびＺ01は、入力装置の色空間における基準３刺激値であり、Ｘ02、、Ｙ02およびＺ02は、出力装置の色空間における基準３刺激値である。
【００３７】
Ｅ［ΔＬ* ］＝ １１６・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］ （６）
Ｅ［Δａ* ］≦ ５００・Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］
＋５００・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］ （７）
Ｅ［Δｂ* ］≦ ５００・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］
＋５００・Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］ （８）
上式（６）〜（８）から判るように、期待値Ｅ［ΔＬ* ］、Ｅ［Δａ* ］およびＥ［Δｂ* ］を最小化するには、Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］の各々を最小にするとよい。すなわち、入力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値を、色変換によって出入力装置におけるＬ* 、ａ* およびｂ* の値に最も近似させるには、Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］およびＥ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化する色変換を行なうことによって達成される。
【００３８】そこで、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］を最小化するために必要な条件を求める。例えば、Ｏ1 （λ）、Ｏ2 （λ）およびＯ3 （λ）を下記のような等色関数として考える。
【数１４】
ここで、Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 を整理すると、下記式（９）で表される。式（９）におけるＣは定数である。ここで、式（９）の右辺には、式（３）の右辺を等色関数で表した項が含まれており、この項を０に近づけることで、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］を最小化することができる。
【数１５】
【数１６】
【００３９】また、上記式（９）に示されるように、被写体の分光反射率分布ρl （λ）が式（３）の右辺に該当する項と分離されているので、被写体の分光反射率分布ρl （λ）に依存しない形で、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］を最小化することができる。同様な方法により、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化することができる。すなわち、まとめると、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化するには、式（３）のｄ2 （Ｉ, Ｏj ）を最小化することが必要であるが、この最小化は、ｄ2（Ｉ, Ｏj ）を最小化する係数ａjiを導出することによって達成できる。このようにして、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化するための係数ａjiを導出することができる。なお、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ0 ）1/3 ］、期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ0 ）1/3 ］および期待値Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ0 ）1/3 ］を最小化するための係数ａjiの導出は、一般に非線形方程式となるが、公知の解法によって係数ａjiを求めることができる。
【００４０】例えば、図５（ａ）に示す入力分光感度分布を有するデジタルスチルカメラと、図５（ｂ）に示す入力分光感度分布を有するスキャナからの画像信号を、ＢＴ７０９色信号、ＮＴＳＣ色信号およびＸＹＺ色信号に色変換する場合、式（１）による色変換導出方法の場合、表１に示す係数ａji（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）が導出される。また、式（３）による色変換導出方法の場合、表２に示す係数ａji（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）が導出される。こうして導出された係数ａjiは、色変換係数として、色信号変換部１８に送られ、色信号変換部１８において、係数ａjiおよびエンコード情報が設定される。
【００４１】
【表１】
【表２】
【００４２】一方、撮像系１２で撮像された画像の画像信号は増幅されて１０ビットのＡ／Ｄ変換を施され、さらに傷欠陥補正等の信号処理が施され、色信号変換部１８に送られる。色信号変換部１８では、撮像系１２から送られた画像信号、例えばＳi （ｉ＝１〜ｍ）を下記式（１０）に示す係数ａji（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）から構成される色変換マトリクスＭを用いて画像データＤj （ｊ＝１〜ｎ）に色変換する。
【数１７】
【００４３】その後、エンコード情報にしたがって、画像信号である画像データＤj （ｊ＝１〜ｎ）は、量子化され、例えばｓＲＧＢ色信号の場合は、図４に示される破線のような非線形な処理により８ビット信号に変換される。このようにして、入力された色信号情報等によって所望の色信号の出力画像データが、また、入力された出力装置等の識別情報によって所望の出力装置が指定する色信号の出力画像データを生成することができる。
【００４４】なお、上記画像入力方法は、画像入力装置１０の中の専用回路によって実行されてもよいし、コンピュータの機能を備える画像入力装置において上述した作用を発揮するソフトウェアによって処理されてもよい。ソフトウェア処理される場合、上述したような各工程（手順）を含むプログラムが、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、コンピュータの機能を備える画像入力装置に読み込まれることで随時実行される。本発明は、このようなプログラムが記録された記録媒体を提供する。
【００４５】以上、本発明の画像処理装置および画像処理方法およびこれを用いた記録媒体について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、出力装置の色信号情報や出力装置の識別情報等の出力先情報を取得し、この情報に基づいて色信号変換を行なうので、デジタルスチルカメラやスキャナ等の画像入力装置において、画質の劣化しない高品質な出力画像データを出力先に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像入力装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の画像入力方法で用いる出力分光感度分布の一例を示す図である。
【図３】 本発明の画像入力方法で用いる出力分光感度分布の他の例を示す図である。
【図４】 本発明の画像入力方法で用いるエンコード情報の一例を示す図である。
【図５】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の画像入力方法で用いる入力分光感度分布の一例を示す図である。
【図６】 従来の入力装置で作成される出力画像データの流れを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 画像入力装置
１２ 撮像系
１４ 色信号情報取得部
１６ 色変換係数導出部
１８ 色信号変換部
２０ メモリ部
２２ 記録メディア書込・読込部
【特許請求の範囲】
【請求項１】撮像された画像の画像信号から出力画像データを生成する画像入力装置であって、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する出力先情報取得手段と、この出力先情報取得手段によって取得された出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する色変換係数取得手段と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得するエンコード情報取得手段と、前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を行い、さらに前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう変換手段とを備えることを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像入力装置であって、前記出力先情報取得手段は、前記出力先の出力分光感度分布を取得し、前記色変換係数取得手段は、前記出力先情報取得手段で取得された前記出力分光感度分布とこの画像入力装置の持つ既知の入力分光感度分布とから前記色変換係数を導出することで前記色変換係数を取得する請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項３】前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（１）で表されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）である請求項２に記載の画像入力装置。
【数１】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（２）で表されるものである。
【数２】
【請求項４】前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（３）で表されるｄ2 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）である請求項２に記載の画像入力装置。
【数３】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（４）で表されるものである。
【数４】
【請求項５】前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＥＣ／４ＷＤ６１９６６−２−１に記載のエンコード情報である請求項１〜４のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項６】前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に記載のエンコード情報である請求項１〜５のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項７】撮像された画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得し、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得するとともに、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得し、前記画像信号に対して、前記色変換係数を用いて色変換を施し、さらに前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なうことで出力画像データを生成することを特徴とする画像入力方法。
【請求項８】画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得する手順と、取得した前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を施し、さらに取得した前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう手順とをコンピュータに実行させて、画像信号から出力先に適した出力画像データを生成することを特徴とするプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】撮像された画像の画像信号から出力画像データを生成する画像入力装置であって、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する出力先情報取得手段と、この出力先情報取得手段によって取得された出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する色変換係数取得手段と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得するエンコード情報取得手段と、前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を行い、さらに前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう変換手段とを備えることを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像入力装置であって、前記出力先情報取得手段は、前記出力先の出力分光感度分布を取得し、前記色変換係数取得手段は、前記出力先情報取得手段で取得された前記出力分光感度分布とこの画像入力装置の持つ既知の入力分光感度分布とから前記色変換係数を導出することで前記色変換係数を取得する請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項３】前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（１）で表されるｄ1 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）である請求項２に記載の画像入力装置。
【数１】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（２）で表されるものである。
【数２】
【請求項４】前記色変換係数は、前記入力分光感度分布をＩi （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とし、前記出力分光感度分布をＯj （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とする時、下記式（３）で表されるｄ2 （Ｉ，Ｏj ）を最小にする係数ａji（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）である請求項２に記載の画像入力装置。
【数３】
但し、Ｏ* j （λ）は、下記式（４）で表されるものである。
【数４】
【請求項５】前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＥＣ／４ＷＤ６１９６６−２−１に記載のエンコード情報である請求項１〜４のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項６】前記エンコード情報取得手段が取得するエンコード情報は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に記載のエンコード情報である請求項１〜５のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項７】撮像された画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得し、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得するとともに、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得し、前記画像信号に対して、前記色変換係数を用いて色変換を施し、さらに前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なうことで出力画像データを生成することを特徴とする画像入力方法。
【請求項８】画像信号から出力先に出力する出力画像データを生成する際、前記出力画像データを出力する出力先の情報を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、この出力先に適した画像信号に色変換する色変換係数を取得する手順と、前記出力先の情報に応じて、前記出力先に適したエンコードを画像信号に対して行なうためのエンコード情報を取得する手順と、取得した前記色変換係数を用いて前記画像信号に色変換を施し、さらに取得した前記エンコード情報に基づいてエンコードを行なう手順とをコンピュータに実行させて、画像信号から出力先に適した出力画像データを生成することを特徴とするプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００１−２９８７５０（Ｐ２００１−２９８７５０Ａ）
【公開日】平成１３年１０月２６日（２００１．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−１１３８０４（Ｐ２０００−１１３８０４）
【出願日】平成１２年４月１４日（２０００．４．１４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１０月２６日（２００１．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年４月１４日（２０００．４．１４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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