画像処理装置およびその方法
【課題】 画像出力機器のMTFによる画像の画質劣化の程度が、画像内の画素特徴量に依存して異なる場合、画素特徴量に対応したMTF補正係数を用いることで、画像出力機器のMTFに基づいたMTF補正を適応的に行うことができる画像処理装置を提供すること。
【解決手段】 特徴量算出部104は、入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出する。MTF取得部109は、画像出力装置103の光学伝達関数を周波数成分ごとに記憶するMTF記憶部108から、周波数成分ごとに、特徴量に応じたMTFを取得する。補正フィルタ作成部110は、周波数成分ごとに取得したMTFから入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成する。補正フィルタ変換部111は、周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する。画像変換部112は、実空間の補正フィルタを用いて、入力画像の画素ごとに補正を行う。画像出力部113は、補正後の画像を画像出力装置103に出力する。
【解決手段】 特徴量算出部104は、入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出する。MTF取得部109は、画像出力装置103の光学伝達関数を周波数成分ごとに記憶するMTF記憶部108から、周波数成分ごとに、特徴量に応じたMTFを取得する。補正フィルタ作成部110は、周波数成分ごとに取得したMTFから入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成する。補正フィルタ変換部111は、周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する。画像変換部112は、実空間の補正フィルタを用いて、入力画像の画素ごとに補正を行う。画像出力部113は、補正後の画像を画像出力装置103に出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像出力装置に起因する画質劣化を補正する画像処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタなどの画像出力装置を用いて、ディジタル画像データが表す画像を出力する機会が増えた。一般に、画像出力機器の周波数特性によって画像の周波数特性が変調を受け、出力画像の画質は劣化する。画像出力機器の周波数特性は光学伝達関数(optical transfer function: OTF)の絶対値であるMTF(modulation transfer function)によって表される。
【０００３】
MTFに起因する画質劣化を画像処理によって復元する復元処理が知られている。復元処理は、一般に、畳込積分による実空間でのフィルタリングによって画像信号を補正する。例えば、特許文献1は、注目画素と、その前後の画素のレベルの差から補正程度の強弱を制御し、注目画素を補正演算することにより、高周波数域における出力画像の画質劣化を低減する発明を開示する。
【０００４】
また、MTFに起因する画質劣化は、画像内において一様ではないことが知られている。特許文献2は、MTFに起因する画質劣化が方向によって異なる、つまりMTFに異方性がある場合に、方向に応じて補正（以下、MTF補正）の程度を変える発明を開示する。特許文献3は、MTFに起因する画質劣化が位置によって異なる場合に、画素位置に応じてMTF補正の程度を動的に変更する発明を開示する。
【０００５】
また、画像の種類によってフィルタ処理を変更し、補正の程度を調整する方法が知られている。特許文献4の発明は、文字や線画の品質を向上するために文字や線画にシャープネス強調処理を施し、写真などの階調画像には階調性を向上するために平滑化処理を施す。
【０００６】
しかし、MTFによる画質劣化の程度は、各画素の周波数成分ごとの振幅値や平均輝度値などの特徴量に依存して変化する場合がある。つまり、同じ装置を用いて出力した、同じ位置の画素であっても、輝度などの違いによりMTFが変化し、画質劣化の程度が異なる。
【０００７】
図1、図2により輝度の違いによるMTFに起因する画質劣化の違いを説明する。図1は平均輝度値が等しく、輝度の振幅が異なる正弦波状の二つの輝度変化を示している。また、図2は輝度の振幅は等しく、平均輝度値が異なる正弦波状の二つの輝度変化を示している。プリンタなどの画像出力装置は、図1に示すような入力データの振幅が異なるとMTFが異なる場合があり、図1の例では振幅が大きい場合の劣化が小さい。また、図2に示すように入力データの平均輝度値が異なるとMTFが異なる場合があり、図2の例では平均輝度値が大きい場合の劣化が大きい。
【０００８】
図3により輝度の振幅や平均値などの特徴量よってMTFが異なることを説明する。図3に示すように、輝度の振幅や平均値などの特徴量に依存してMTFが異なり、画質劣化の程度も変化する。図3(a）は平均輝度値が等しく、振幅が異なる場合のMTFの一例を示し、図3(b)は振幅が等しく、平均輝度値が異なる場合のMTFの一例を示している。
【０００９】
このように、特徴量に依存してMTFが変化する場合、従来のMTF補正では、特徴量に応じたMTF補正ができない問題がある。MTFに起因する画質劣化の程度が特徴量に依存して変化する例としては次のものが挙げられる。インクジェットプリンタにおいては、輝度変化によりシャドウ部のドット打ち込み量が変化し、ハイライト部へのドットゲインの影響量が変化することでハイライト部の濃度変化が生じ、MTFが変化する。
【００１０】
特許文献1の、注目画素と、その前後の画素のレベルの差からMTF補正の程度の強弱を制御する方法は、高周波数域における画質劣化を低減するため、画像出力装置のMTFによって全周波数域で生じる画質劣化を精度よく補正することができない。また、画像の種類によってフィルタ処理を変更する方法は、オリジナルを忠実に再現したい場合、適正なMTF補正の程度を提供することができない。
【００１１】
また、一般に、プリンタが出力した画像の高周波数域の細かい部分は、原画像に対して輝度が低下する。つまり、原画像と出力画像の間で輝度が変化し、画質劣化の一因になる。この輝度変化の要因は、プリンタによって様々である。
【００１２】
例えば、インクジェットプリンタにおいては、インクが記録媒体に着弾した後に、インクの滲みが生じてドットが不要に拡がる。また、記録媒体内で光が散乱して、記録媒体からの反射光に不要な拡がりが生じる。前者はメカニカルドットゲインと呼ばれ、後者はオプティカルドットゲインと呼ばれるが、これら要因によって画像の輝度が変化する。
【００１３】
また、ディジタルフォトプリンタにおいては、感光材料を光ビームで露光して画像記録を行うが、光学的な誤差などに起因して、感光材料面における光ビームのスポットが適正スポットサイズより若干拡がり、画像の輝度が変化する。
【００１４】
このような、画像出力装置の出力画像における輝度変化に対して、次のような輝度補正が知られている。
・補正量を算出し、入力画素値に補正量を加算する方法、
・出力前の画像データと、出力画像から読み取った画像データの差から作成したルックアップテーブル(LUT)によって出力前の画像データを変換処理する方法、
・実空間におけるフィルタリングによって画像信号を補正する方法。
【００１５】
特許文献5の発明は、べた画像の階調パッチの濃度パターンを出力し、濃度パターンの読取結果と、所定の特性の差を表す補正データから補正テーブルを作成する。そして、入力値に対応する補正テーブルの補正値を、入力値に加算して濃度補正を行う。それにより、画像読取装置以外から取得した画像データに基づく画像を形成する場合も、濃度補正が可能になるとする。
【００１６】
特許文献6の発明は、画像データの平均値、ハイライトポイントおよびシャドウポイントの信号値などを特徴量として補正量を算出する。そして、入力値に補正量を加算して濃度補正を行う。その際、画像が含む主要な被写体は画像データの変化が大きい領域を含み、画像データの変化が大きい領域は画像の観察者が注目する重要な情報を含むことが多い点を考慮する。つまり、画像データの変化が大きい領域において大きくなる高周波数成分、または、局所分散値に応じて重み付けを行った画像データの平均値を特徴量の一つに用いて濃度補正を行う。
【００１７】
しかし、出力画像の輝度変化の程度は、画素の周波数成分ごとの振幅値や平均輝度値などの特徴量に依存して変化する場合がある。
【００１８】
図11により正弦波チャートの一例を説明する。図11に示す三つの正弦波チャートは、所定の振幅値と平均輝度値を有し、それぞれ周波数が異なる。このような正弦波チャートを画像出力装置によって出力し、出力された正弦波チャートの平均輝度値をプロットすると図12に示すようなカーブが得られる。つまり、出力画像の平均輝度値は、周波数成分が高周波数域になるほど低下する。
【００１９】
図13により正弦波チャートの一例を説明する。図13に示す二つの正弦波チャートは、所定の平均輝度値と周波数を有し、それぞれ振幅値が異なる。このような正弦波チャートを画像出力装置によって出力し、出力された正弦波チャートの平均輝度値をプロットすると図14に示すようなカーブが得られる。また、図15により正弦波チャートの一例を説明する。図15に示す二つの正弦波チャートは、所定の振幅値と周波数を有し、それぞれ平均輝度値が異なる。このような正弦波チャートを画像出力装置によって出力し、出力された正弦波チャートの平均輝度値をプロットすると図16に示すようなカーブが得られる。図14、図16に示すように、出力画像の平均輝度値の低下は、周波数成分ごとの振幅値、平均輝度値に応じて変化する。
【００２０】
このように、出力画像の輝度変化は、画像データの周波数特性、周波数成分ごとの振幅値、平均輝度値などの特徴量に依存する。言い換えれば、特徴量に応じて画質劣化の程度が変化する。特徴量に依存する輝度変化は、一般的な輝度補正方法では補正することができない。つまり、特許文献5の発明は、画像出力装置の濃度変化に基づく補正は可能であるが、周波数域ごとに異なる濃度変化を補正することができない。また、特許文献6の発明は、画像データの周波数成分を考慮するものの、画像出力装置の濃度変化は考慮せず、勿論、周波数成分ごとの振幅値、平均輝度値に応じた補正を考慮しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平05-075859号公報
【特許文献２】特開平11-308460号公報
【特許文献３】特開2002-190017公報
【特許文献４】特開2005-027016公報
【特許文献５】特開2001-251512公報
【特許文献６】特開2001-257883公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、画素ごとに、画像の特徴量に依存して変化する光学伝達特性に起因する画質劣化を抑制することを目的とする。
【００２３】
また、本発明は、画素ごとに、画像の特徴量に依存する出力画像の輝度変化に起因する画質劣化を抑制することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００２５】
本発明にかかる画像処理は、入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、画像出力装置の光学伝達関数を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた光学伝達関数を取得し、前記周波数成分ごとに取得した光学伝達関数から前記入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成し、前記周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換し、前記実空間の補正フィルタを用いて、前記入力画像の画素ごとに補正を行い、前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする。
【００２６】
また、入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、画像出力装置による出力画像の輝度変化量を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた輝度変化量を取得し、前記取得した輝度変化量から輝度補正係数として輝度変化量を選択し、前記輝度補正係数を用いて、前記入力画像の画素ごとに輝度を補正し、前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、画素ごとに、画像の特徴量に依存して変化する光学伝達特性に起因する画質劣化を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、画素ごとに、画像の特徴量に依存する出力画像の輝度変化に起因する画質劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】輝度の違いによるMTFに起因する画質劣化の違いを説明する図。
【図２】輝度の違いによるMTFに起因する画質劣化の違いを説明する図。
【図３】輝度の振幅や平均値などの特徴量よってMTFが異なることを説明する図。
【図４】実施例1の画像処理装置の構成例を説明するブロック図。
【図５】MTF補正を説明するフローチャート。
【図６】特徴量算出部の処理の詳細を説明するフローチャート。
【図７】実施例2の画像処理装置の構成例を説明するブロック図。
【図８】MTFデータの算出を説明するフローチャート。
【図９】MTF測定用のチャートの一例を示す図。
【図１０】MTF測定用のチャートの一例を示す図。
【図１１】正弦波チャートの一例を示す図。
【図１２】図11に示す正弦波チャートの出力と測定によって得られる輝度値のカーブを示す図。
【図１３】正弦波チャートの一例を示す図。
【図１４】図13に示す正弦波チャートの出力と測定によって得られる輝度値のカーブを示す図。
【図１５】正弦波チャートの一例を示す図。
【図１６】図14に示す正弦波チャートの出力と測定によって得られる輝度値のカーブを示す図。
【図１７】実施例3の画像処理装置の構成例を説明するブロック図。
【図１８】輝度補正を説明するフローチャート。
【図１９】輝度変化量記憶部が記憶する輝度変化量の一例を説明する図。
【図２０】注目画素の輝度補正(S1208)の詳細を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる実施例の画像処理を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
［装置の構成］
図4のブロック図により実施例1の画像処理装置の構成例を説明する。
【００３２】
画像処理装置100には、インクジェットプリンタまたは電子写真プリンタなどの画像出力装置103、および、画像を格納する画像記憶部102が接続される。なお、画像記憶部102は、ネットワークを介して接続されたサーバ装置でもよい。画像入力部101は、画像出力装置103によって出力すべき画像（以下、原画像）の画像データを画像記憶部102から入力する。
【００３３】
特徴量算出部104は、原画像の注目画素の特徴量を算出するために次の構成を備える。周波数変換部105は、ウェーブレット変換などを用いて画像データを周波数成分に分解する。振幅取得部106は、周波数成分に分解された画像データから、注目画素に対応する画素値を用いて、周波数成分ごとの特徴量としての振幅値を取得する。平均輝度取得部107は、注目画素を含む、注目画素の近傍の所定の領域の画素値から、特徴量として平均輝度値を算出する。
【００３４】
MTF記憶部108は、画像出力装置103の光学伝達関数(OTF)の絶対値であるMTFを示すデータ（以下、MTFデータ）を格納する。MTF取得部109は、注目画素の特徴量である振幅パラメータおよび平均輝度パラメータを入力し、注目画素の特徴量に対応するMTFデータをMTF記憶部108から取得する。補正フィルタ作成部110は、MTFデータから算出したMTF補正用のフィルタ係数を用いて周波数空間の補正フィルタを作成する。補正フィルタ変換部111は、周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する。
【００３５】
画像変換部112は、実空間の補正フィルタと、原画像の画像データを畳込積分する画像変換（以下、MTF補正）を行う。画像出力部113は、MTF補正された画像データを画像出力装置103に出力し、画像を印刷させる。
【００３６】
［画像処理］
図5のフローチャートによりMTF補正を説明する。
【００３７】
画像入力部101は、原画像の画像データを入力する(S201)。特徴量算出部104は、入力画像の像データからMTF補正対象の画素（注目画素）を選択し(S202)、詳細は後述するが、注目画素の特徴量を算出する(S203)。MTF取得部109は、算出された特徴量（周波数成分ごとの振幅値と、平均輝度値）に応じた画像出力装置103の周波数成分ごとのMTFデータをMTF記憶部108から取得する(S204)。
【００３８】
次に、補正フィルタ作成部110は、取得された周波数成分ごとのMTFデータからMTF補正用のフィルタ係数を算出し、周波数空間の補正フィルタを作成する(S205)。MTF補正用のフィルタ係数は、画像出力装置103のMTFによる出力画像の周波数特性の劣化を防ぐ（出力画像と原画像の周波数特性を一致させる）ために、画像出力装置103が出力する前の画像の周波数特性を補う係数である。
【００３９】
次に、補正フィルタ変換部111は、周波数空間の補正フィルタを逆フーリエ変換などによって実空間へ変換して、実空間の補正フィルタを生成する(S206)。画像変換部112は、実空間の補正フィルタと、注目画素の画像データを畳込積分して、注目画素をMTF補正する(S207)。
【００４０】
次に、画像出力部113は、原画像の全画素に対するMTF補正が終了したか否かを判定し(S208)、未処理の画素があれば処理をステップS202に戻し、ステップS202からS207の処理を繰り返す。また、全画素のMTF補正が終了した場合は、図示しないメモリに蓄えた、MTF補正後の画像データを画像出力装置103に出力する(S209)。
【００４１】
●特徴量算出部
図6のフローチャートにより特徴量算出部104の処理(S203)の詳細を説明する。
【００４２】
平均輝度取得部107は、注目画素を含む所定の領域の複数の画素の値から特徴量として平均輝度値を算出する(S301)。周波数変換部105は、ウェーブレット変換などにより注目画素の画像データを周波数成分に分解する(S302)。振幅取得部106は、周波数成分に分解された画像データを用いて、注目画素に対応する画素値から、周波数成分ごとに特徴量として振幅値を算出する(S303)。
【００４３】
●MTF取得部
MTF記憶部108は、周波数成分ごとに、振幅値と輝度値の複数の組み合わせに対応するMTFデータを記憶する。従って、MTF取得部109は、特徴量算出部104が周波数成分ごとに算出した振幅値と平均輝度値に対応するMTFデータを取得して、全周波数成分のMTFデータを取得する。
【００４４】
●補正フィルタ作成部
画像出力装置103のMTFによる画質劣化は、周波数空間において、出力する画像データとMTFの乗算として下式によって表される。
G(u, v) = H(u, v)×F(u, v) …(1)
ここで、G(u, v)は出力画像（劣化画像）、
H(u, v)はMTF（劣化関数）、
F(u, v)は原画像、
(u, v)は空間周波数。
【００４５】
画質劣化を回復する方法として、回復フィルタを用いる画像回復方法が知られている。回復フィルタとして、劣化関数の逆フィルタやWienerフィルタなどがある。下式は、劣化関数H(u, v)の逆関数I(u, v)である逆フィルタを示す。
I(u, v) = 1/H(u, v) …(2)
【００４６】
逆フィルタは、ノイズを考慮することができないため、ノイズが存在するとノイズ成分を強調してしまう。一方、Wienerフィルタは、ノイズを制御した回復フィルタである。
W(u, v) = Hc(u, v) / (|H(u, v)|22 + Γ) …(3)
ここで、W(u, v)はWienerフィルタ、
Hc(u, v)はH(u, v)の複素共役、
Гはノイズ成分を制御するパラメータ。
【００４７】
補正フィルタ作成部110は、劣化関数として特徴量に対応するMTFを用いて、回復フィルタとして逆フィルタまたはWienerフィルタを作成する。ただし、回復フィルタは、画質劣化を回復または抑制することができるものであれば、その形式は限定されない。
【００４８】
また、一次元のMTF補正用のフィルタ係数を用いて、二次元のMTF補正用のフィルタを作成する方法として次のものがあるが、それらに限定されるわけではない。
・一次元のフィルタ係数を原点中心に回転させる方法、
・例えば直交する二方向の一次元のフィルタ係数を用いて二方向の間を補間する方法、
・三方向以上の一次元のフィルタ係数を用いて複数方向の間を補間する方法。
【００４９】
●MTF補正
画像出力装置103のMTFによる画質劣化の程度が、画素の周波数成分ごとの振幅値や、平均輝度値などの特徴量に依存する場合、画素ごとに画質劣化の程度が異なり、補正の程度も画素ごとに変える必要がある。画素ごとに補正の程度を変えるには、実空間におけるフィルタリングが必要になり、補正フィルタ変換部111により周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する。
【００５０】
実空間におけるフィルタリングは、注目画像と補正フィルタとの畳込積分として表現される。具体的に、実空間におけるMTF補正による復元処理は、下式のようにモデル化される。画像変換部112は、下式によって、画像入力部101が入力した画像にMTF補正を施す。
g(x, y) = h(x,y)＊f(x, y) …(4)
ここで、g(x, y)はMTF補正後の画像、
h(x, y)はMTF補正用の補正フィルタ、
f(x, y)はMTF補正前の画像、
＊は畳込積分を表す。
【実施例２】
【００５１】
以下、本発明にかかる実施例2の画像処理を説明する。なお、実施例2において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００５２】
図7のブロック図により実施例2の画像処理装置の構成例を説明する。
【００５３】
実施例2の画像処理装置100には、画像出力装置103が出力したMTF測定用のチャートの濃度分布を測定する測定部122が接続される。なお、測定部122として、スキャナやディジタルカメラなどを利用することができる。また、実施例2の画像処理装置100は、MTF算出部121を有する。MTF算出部121は、測定部122から入力した濃度分布から、画像出力装置103のMTFデータを算出し、算出したMTFデータをMTF記憶部108に格納する。
【００５４】
図8のフローチャートによりMTFデータの算出を説明する。
【００５５】
画像出力部113は、図示しないメモリに格納されたMTF測定用のチャートの画像データを画像出力装置103に出力して、画像出力装置103に当該チャートを出力させる(S501)。MTF算出部121は、測定部122を制御して当該チャートを測定させ、測定結果の濃度分布データを入力する(S502)。そして、濃度分布データから画像出力装置103のMTFデータを算出し(S503)、算出したMTFデータをMTF記憶部108に格納する(S504)。
【００５６】
●MTFの測定
画像出力装置103のMTFの測定には次の方法がある。(1)MTF測定用のチャートとして正弦波チャートを画像出力装置103に出力させ、正弦波チャートから読み取った最大濃度値と最小濃度値からMTFを算出する方法。(2)MTF測定用のチャートとして矩形波チャートを画像出力装置103に出力させる。そして、矩形波チャートから読み取った最大濃度値と最小濃度値からコントラスト伝達関数(contrast transfer function: CTF)を算出し、Coltmanの補正式を用いて、CFTをMTFに変換する方法。なお、MTFの測定方法はとくに限定されない。
【００５７】
実施例2においては、正弦波チャートまたは矩形波チャートとして、複数の周波数パラメータ、振幅パラメータ、平均輝度パラメータを用いて作成したチャートを使用して、画像出力装置103のMTFを測定する。
【００５８】
図9、図10によりMTF測定用のチャートの一例を説明する。図9に示すチャートは正弦波チャートであり、各周波数について平均輝度値が等しく、振幅値が異なる。従って、図9に示す正弦波チャートを使用すれば、振幅値の変化に対するMTFの変化が測定可能である。
【００５９】
図10に示すチャートも正弦波チャートであり、各周波数について振幅値が等しく、平均輝度値が異なる。従って、図10に示す正弦波チャートを使用すれば、平均輝度値の変化に対するMTFの変化が測定可能である。
【００６０】
MTF算出部121は、画像出力装置103が出力したMTF測定用のチャートを、スキャナやディジタルカメラなどの画像入力装置（測定部122）を用いてデータ化したチャート画像を入力する。そして、チャート画像の濃度分布（最大濃度値と最小濃度値）からMTFデータを算出する。その際、算出したMTFデータから画像入力装置のMTFをキャンセルすれば、画像出力装置103単体のMTFデータが得られる。
【実施例３】
【００６１】
以下、本発明にかかる実施例3の画像処理を説明する。なお、実施例3において、実施例1、2と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００６２】
［装置の構成］
図17のブロック図により実施例3の画像処理装置の構成例を説明する。
【００６３】
画像処理装置1100には、インクジェットプリンタまたは電子写真プリンタなどの画像出力装置1103、および、画像を格納する画像記憶部1102が接続される。なお、画像記憶部1102は、ネットワークを介して接続されたサーバ装置でもよい。画像入力部1101は、画像出力装置1103によって出力すべき画像（以下、原画像）の画像データを画像記憶部1102から入力する。
【００６４】
特徴量算出部1104は、出力すべき画像の注目画素の特徴量を算出するために次の構成を備える。周波数変換部1105は、ウェーブレット変換などを用いて画像データを周波数成分に分解する。振幅取得部1106は、周波数成分に分解された画像データから、注目画素に対応する画素値を用いて、周波数成分ごとの特徴量として振幅値を取得する。平均輝度取得部1107は、目画素を含む所定の画像領域の画素値から、特徴量として平均輝度値を算出する。
【００６５】
輝度変化量記憶部1108は、画像の特徴量に応じた、画像出力装置1103の輝度変化量を周波数成分ごとに格納する。補正係数選択部1109は、注目画素の特徴量（振幅値と平均輝度値）を入力する。そして、輝度変化量記憶部1108に格納された周波数成分ごとの輝度変化量から注目画素に適用する輝度変化量を輝度補正係数として選択する。
【００６６】
輝度補正部1112は、輝度補正係数を用いて、出力すべき画像の画像データを輝度補正する。画像出力部1113は、輝度補正された画像データを画像出力装置1103に出力し、画像を印刷させる。
【００６７】
［画像処理］
図18のフローチャートにより輝度補正を説明する。
【００６８】
画像入力部1101は、原画像の画像データを入力する(S1201)。特徴量算出部1104は、入力された画像データから輝度補正対象の画素（注目画素）を選択する(S1202)。周波数変換部1105は、ウェーブレット変換などの周波数成分に分解する手法により注目画素の画像データを周波数成分に分解する(S1203)。振幅取得部1106は、周波数成分に分解された画像データを用いて、注目画素に対応する画素値から、周波数成分ごとに特徴量として振幅値を算出する(S1204)。また、平均輝度取得部1107は、注目画素を含む所定の領域の複数の画素の値から特徴量として平均輝度値を算出する(S1205)。
【００６９】
次に、補正係数選択部1109は、算出された特徴量（周波数成分ごとの振幅値と、平均輝度値）に応じた画像出力装置103の周波数成分ごとの輝度変化量を輝度変化量記憶部1108から取得する(S1206)。そして、取得した周波数成分ごとの輝度変化量から、詳細は後述するが、注目画素の特徴量に対応する輝度補正係数として用いる輝度変化量を選択する(S1207)。
【００７０】
次に、輝度補正部1112は、詳細は後述するが、輝度補正係数を用いて注目画素の画像データを輝度補正する(S1208)。画像出力部1113は、原画像の全画素に対する輝度補正が終了したか否かを判定し(S1209)、未処理の画素があれば処理をステップS1202に戻し、ステップS1202からS1208の処理を繰り返す。また、全画素の輝度補正が終了した場合は、図示しないメモリに蓄えた、輝度補正後の画像データを画像出力装置1103に出力する(S1210)。
【００７１】
●輝度変化量の取得
輝度変化量記憶部1108は、周波数成分ごとに、振幅値と輝度値の複数の組み合わせに対応する輝度変化量を記憶する。輝度変化量は、周波数、振幅値、および、輝度値を所定条件に設定した正弦波チャートを画像出力装置1103に出力させ、出力された正弦波チャートの平均輝度値と、出力前の正弦波チャートの平均輝度値の差から算出する。図19により輝度変化量記憶部1108が記憶する輝度変化量の一例を説明する。注目画素の特徴量は、周波数成分ごとに算出されるため、振幅値と平均輝度値に対応する輝度変化量を周波数成分ごとに取得することで、振幅値と平均輝度値に対応する輝度変化量を全周波数成分において取得することができる。
【００７２】
●輝度変化量（輝度補正係数）の選択
補正係数選択部1109は、周波数成分ごとの特徴量に対応する輝度変化量を参照して、注目画素の、輝度変化後の輝度値と輝度変化前の平均輝度値の差が最小の輝度変化量を輝度補正係数として選択する。この差は、ある周波数、振幅値および平均輝度値の条件の下、平均輝度値から輝度変化量と平均輝度値の積を減算して計算する。ただし、輝度補正係数の選択または算出方法は、出力画像における輝度変化を補正する際に、出力画像の輝度値を原画像の輝度値に等しくするような輝度補正係数を算出することができれば、その方法は限定されない。
【００７３】
なお、注目画素の特徴量に対応する輝度変化量が、輝度変化量記憶部1108が記憶する離散的な輝度変化量に存在しない場合があり得る。その場合、補正係数選択部1109は、注目画素の特徴量に近い輝度変化量記憶部が記憶する特徴量の輝度変化量を用いて、注目画素の特徴量に対応する輝度変化量を補間演算する。
【００７４】
●輝度補正
図20のフローチャートにより注目画素の輝度補正(S1208)の詳細を説明する。
【００７５】
輝度補正部1112は、注目画素の画像データを入力し(S1301)、周波数成分ごとに選択された輝度補正係数を入力する(S1302)。そして、周波数成分ごとに、輝度補正係数と注目画素の平均輝度値の積を算出し、それら積の合計を補正値として、入力した注目画素の画像データに加算する(S1303)。そして、補正値を加算した画像データが画像データの範囲（例えば、8ビット画像の場合0〜255の範囲）を逸脱する場合は、注目画素の周辺の未処理画素に逸脱分の画像データを拡散する(S1304)。つまり、所定の領域内で輝度を保存するクリッピング処理を行う。
【００７６】
なお、輝度補正の方法は、画像の輝度を補正することができれば、その方法は限定されない。同様に、クリッピング処理は、画像データを画像データの範囲内に収めることができれば、その方法は限定されない。
【００７７】
このように、周波数成分ごとの特徴量に応じた輝度補正係数を使用して、画像出力装置の輝度変化特性に基づく輝度補正を画素ごとに適応的に行うことができる。
【００７８】
［変形例］
実施例1、2では、画像出力装置のMTFの変化に対応するMTF補正を説明した。また、実施例3では、出力画像の輝度変化に対応する輝度補正を説明した。これらMTF補正と輝度補正を同時に実行することができる。その場合、MTF補正用の補正フィルタを作成し、輝度補正係数を選択した後、補正フィルタの直流成分を輝度補正係数に基づき調整する。そして、調整後の補正フィルタを実空間に変換して畳込積分によりMTF補正と輝度補正を同時に注目画素の画像データに施す。その他の処理は、実施例1、3と略同様であり、詳細説明を省略する。
【００７９】
［その他の実施例］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はCPUやMPU等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像出力装置に起因する画質劣化を補正する画像処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタなどの画像出力装置を用いて、ディジタル画像データが表す画像を出力する機会が増えた。一般に、画像出力機器の周波数特性によって画像の周波数特性が変調を受け、出力画像の画質は劣化する。画像出力機器の周波数特性は光学伝達関数(optical transfer function: OTF)の絶対値であるMTF(modulation transfer function)によって表される。
【０００３】
MTFに起因する画質劣化を画像処理によって復元する復元処理が知られている。復元処理は、一般に、畳込積分による実空間でのフィルタリングによって画像信号を補正する。例えば、特許文献1は、注目画素と、その前後の画素のレベルの差から補正程度の強弱を制御し、注目画素を補正演算することにより、高周波数域における出力画像の画質劣化を低減する発明を開示する。
【０００４】
また、MTFに起因する画質劣化は、画像内において一様ではないことが知られている。特許文献2は、MTFに起因する画質劣化が方向によって異なる、つまりMTFに異方性がある場合に、方向に応じて補正（以下、MTF補正）の程度を変える発明を開示する。特許文献3は、MTFに起因する画質劣化が位置によって異なる場合に、画素位置に応じてMTF補正の程度を動的に変更する発明を開示する。
【０００５】
また、画像の種類によってフィルタ処理を変更し、補正の程度を調整する方法が知られている。特許文献4の発明は、文字や線画の品質を向上するために文字や線画にシャープネス強調処理を施し、写真などの階調画像には階調性を向上するために平滑化処理を施す。
【０００６】
しかし、MTFによる画質劣化の程度は、各画素の周波数成分ごとの振幅値や平均輝度値などの特徴量に依存して変化する場合がある。つまり、同じ装置を用いて出力した、同じ位置の画素であっても、輝度などの違いによりMTFが変化し、画質劣化の程度が異なる。
【０００７】
図1、図2により輝度の違いによるMTFに起因する画質劣化の違いを説明する。図1は平均輝度値が等しく、輝度の振幅が異なる正弦波状の二つの輝度変化を示している。また、図2は輝度の振幅は等しく、平均輝度値が異なる正弦波状の二つの輝度変化を示している。プリンタなどの画像出力装置は、図1に示すような入力データの振幅が異なるとMTFが異なる場合があり、図1の例では振幅が大きい場合の劣化が小さい。また、図2に示すように入力データの平均輝度値が異なるとMTFが異なる場合があり、図2の例では平均輝度値が大きい場合の劣化が大きい。
【０００８】
図3により輝度の振幅や平均値などの特徴量よってMTFが異なることを説明する。図3に示すように、輝度の振幅や平均値などの特徴量に依存してMTFが異なり、画質劣化の程度も変化する。図3(a）は平均輝度値が等しく、振幅が異なる場合のMTFの一例を示し、図3(b)は振幅が等しく、平均輝度値が異なる場合のMTFの一例を示している。
【０００９】
このように、特徴量に依存してMTFが変化する場合、従来のMTF補正では、特徴量に応じたMTF補正ができない問題がある。MTFに起因する画質劣化の程度が特徴量に依存して変化する例としては次のものが挙げられる。インクジェットプリンタにおいては、輝度変化によりシャドウ部のドット打ち込み量が変化し、ハイライト部へのドットゲインの影響量が変化することでハイライト部の濃度変化が生じ、MTFが変化する。
【００１０】
特許文献1の、注目画素と、その前後の画素のレベルの差からMTF補正の程度の強弱を制御する方法は、高周波数域における画質劣化を低減するため、画像出力装置のMTFによって全周波数域で生じる画質劣化を精度よく補正することができない。また、画像の種類によってフィルタ処理を変更する方法は、オリジナルを忠実に再現したい場合、適正なMTF補正の程度を提供することができない。
【００１１】
また、一般に、プリンタが出力した画像の高周波数域の細かい部分は、原画像に対して輝度が低下する。つまり、原画像と出力画像の間で輝度が変化し、画質劣化の一因になる。この輝度変化の要因は、プリンタによって様々である。
【００１２】
例えば、インクジェットプリンタにおいては、インクが記録媒体に着弾した後に、インクの滲みが生じてドットが不要に拡がる。また、記録媒体内で光が散乱して、記録媒体からの反射光に不要な拡がりが生じる。前者はメカニカルドットゲインと呼ばれ、後者はオプティカルドットゲインと呼ばれるが、これら要因によって画像の輝度が変化する。
【００１３】
また、ディジタルフォトプリンタにおいては、感光材料を光ビームで露光して画像記録を行うが、光学的な誤差などに起因して、感光材料面における光ビームのスポットが適正スポットサイズより若干拡がり、画像の輝度が変化する。
【００１４】
このような、画像出力装置の出力画像における輝度変化に対して、次のような輝度補正が知られている。
・補正量を算出し、入力画素値に補正量を加算する方法、
・出力前の画像データと、出力画像から読み取った画像データの差から作成したルックアップテーブル(LUT)によって出力前の画像データを変換処理する方法、
・実空間におけるフィルタリングによって画像信号を補正する方法。
【００１５】
特許文献5の発明は、べた画像の階調パッチの濃度パターンを出力し、濃度パターンの読取結果と、所定の特性の差を表す補正データから補正テーブルを作成する。そして、入力値に対応する補正テーブルの補正値を、入力値に加算して濃度補正を行う。それにより、画像読取装置以外から取得した画像データに基づく画像を形成する場合も、濃度補正が可能になるとする。
【００１６】
特許文献6の発明は、画像データの平均値、ハイライトポイントおよびシャドウポイントの信号値などを特徴量として補正量を算出する。そして、入力値に補正量を加算して濃度補正を行う。その際、画像が含む主要な被写体は画像データの変化が大きい領域を含み、画像データの変化が大きい領域は画像の観察者が注目する重要な情報を含むことが多い点を考慮する。つまり、画像データの変化が大きい領域において大きくなる高周波数成分、または、局所分散値に応じて重み付けを行った画像データの平均値を特徴量の一つに用いて濃度補正を行う。
【００１７】
しかし、出力画像の輝度変化の程度は、画素の周波数成分ごとの振幅値や平均輝度値などの特徴量に依存して変化する場合がある。
【００１８】
図11により正弦波チャートの一例を説明する。図11に示す三つの正弦波チャートは、所定の振幅値と平均輝度値を有し、それぞれ周波数が異なる。このような正弦波チャートを画像出力装置によって出力し、出力された正弦波チャートの平均輝度値をプロットすると図12に示すようなカーブが得られる。つまり、出力画像の平均輝度値は、周波数成分が高周波数域になるほど低下する。
【００１９】
図13により正弦波チャートの一例を説明する。図13に示す二つの正弦波チャートは、所定の平均輝度値と周波数を有し、それぞれ振幅値が異なる。このような正弦波チャートを画像出力装置によって出力し、出力された正弦波チャートの平均輝度値をプロットすると図14に示すようなカーブが得られる。また、図15により正弦波チャートの一例を説明する。図15に示す二つの正弦波チャートは、所定の振幅値と周波数を有し、それぞれ平均輝度値が異なる。このような正弦波チャートを画像出力装置によって出力し、出力された正弦波チャートの平均輝度値をプロットすると図16に示すようなカーブが得られる。図14、図16に示すように、出力画像の平均輝度値の低下は、周波数成分ごとの振幅値、平均輝度値に応じて変化する。
【００２０】
このように、出力画像の輝度変化は、画像データの周波数特性、周波数成分ごとの振幅値、平均輝度値などの特徴量に依存する。言い換えれば、特徴量に応じて画質劣化の程度が変化する。特徴量に依存する輝度変化は、一般的な輝度補正方法では補正することができない。つまり、特許文献5の発明は、画像出力装置の濃度変化に基づく補正は可能であるが、周波数域ごとに異なる濃度変化を補正することができない。また、特許文献6の発明は、画像データの周波数成分を考慮するものの、画像出力装置の濃度変化は考慮せず、勿論、周波数成分ごとの振幅値、平均輝度値に応じた補正を考慮しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平05-075859号公報
【特許文献２】特開平11-308460号公報
【特許文献３】特開2002-190017公報
【特許文献４】特開2005-027016公報
【特許文献５】特開2001-251512公報
【特許文献６】特開2001-257883公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、画素ごとに、画像の特徴量に依存して変化する光学伝達特性に起因する画質劣化を抑制することを目的とする。
【００２３】
また、本発明は、画素ごとに、画像の特徴量に依存する出力画像の輝度変化に起因する画質劣化を抑制することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００２５】
本発明にかかる画像処理は、入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、画像出力装置の光学伝達関数を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた光学伝達関数を取得し、前記周波数成分ごとに取得した光学伝達関数から前記入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成し、前記周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換し、前記実空間の補正フィルタを用いて、前記入力画像の画素ごとに補正を行い、前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする。
【００２６】
また、入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、画像出力装置による出力画像の輝度変化量を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた輝度変化量を取得し、前記取得した輝度変化量から輝度補正係数として輝度変化量を選択し、前記輝度補正係数を用いて、前記入力画像の画素ごとに輝度を補正し、前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、画素ごとに、画像の特徴量に依存して変化する光学伝達特性に起因する画質劣化を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、画素ごとに、画像の特徴量に依存する出力画像の輝度変化に起因する画質劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】輝度の違いによるMTFに起因する画質劣化の違いを説明する図。
【図２】輝度の違いによるMTFに起因する画質劣化の違いを説明する図。
【図３】輝度の振幅や平均値などの特徴量よってMTFが異なることを説明する図。
【図４】実施例1の画像処理装置の構成例を説明するブロック図。
【図５】MTF補正を説明するフローチャート。
【図６】特徴量算出部の処理の詳細を説明するフローチャート。
【図７】実施例2の画像処理装置の構成例を説明するブロック図。
【図８】MTFデータの算出を説明するフローチャート。
【図９】MTF測定用のチャートの一例を示す図。
【図１０】MTF測定用のチャートの一例を示す図。
【図１１】正弦波チャートの一例を示す図。
【図１２】図11に示す正弦波チャートの出力と測定によって得られる輝度値のカーブを示す図。
【図１３】正弦波チャートの一例を示す図。
【図１４】図13に示す正弦波チャートの出力と測定によって得られる輝度値のカーブを示す図。
【図１５】正弦波チャートの一例を示す図。
【図１６】図14に示す正弦波チャートの出力と測定によって得られる輝度値のカーブを示す図。
【図１７】実施例3の画像処理装置の構成例を説明するブロック図。
【図１８】輝度補正を説明するフローチャート。
【図１９】輝度変化量記憶部が記憶する輝度変化量の一例を説明する図。
【図２０】注目画素の輝度補正(S1208)の詳細を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる実施例の画像処理を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
［装置の構成］
図4のブロック図により実施例1の画像処理装置の構成例を説明する。
【００３２】
画像処理装置100には、インクジェットプリンタまたは電子写真プリンタなどの画像出力装置103、および、画像を格納する画像記憶部102が接続される。なお、画像記憶部102は、ネットワークを介して接続されたサーバ装置でもよい。画像入力部101は、画像出力装置103によって出力すべき画像（以下、原画像）の画像データを画像記憶部102から入力する。
【００３３】
特徴量算出部104は、原画像の注目画素の特徴量を算出するために次の構成を備える。周波数変換部105は、ウェーブレット変換などを用いて画像データを周波数成分に分解する。振幅取得部106は、周波数成分に分解された画像データから、注目画素に対応する画素値を用いて、周波数成分ごとの特徴量としての振幅値を取得する。平均輝度取得部107は、注目画素を含む、注目画素の近傍の所定の領域の画素値から、特徴量として平均輝度値を算出する。
【００３４】
MTF記憶部108は、画像出力装置103の光学伝達関数(OTF)の絶対値であるMTFを示すデータ（以下、MTFデータ）を格納する。MTF取得部109は、注目画素の特徴量である振幅パラメータおよび平均輝度パラメータを入力し、注目画素の特徴量に対応するMTFデータをMTF記憶部108から取得する。補正フィルタ作成部110は、MTFデータから算出したMTF補正用のフィルタ係数を用いて周波数空間の補正フィルタを作成する。補正フィルタ変換部111は、周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する。
【００３５】
画像変換部112は、実空間の補正フィルタと、原画像の画像データを畳込積分する画像変換（以下、MTF補正）を行う。画像出力部113は、MTF補正された画像データを画像出力装置103に出力し、画像を印刷させる。
【００３６】
［画像処理］
図5のフローチャートによりMTF補正を説明する。
【００３７】
画像入力部101は、原画像の画像データを入力する(S201)。特徴量算出部104は、入力画像の像データからMTF補正対象の画素（注目画素）を選択し(S202)、詳細は後述するが、注目画素の特徴量を算出する(S203)。MTF取得部109は、算出された特徴量（周波数成分ごとの振幅値と、平均輝度値）に応じた画像出力装置103の周波数成分ごとのMTFデータをMTF記憶部108から取得する(S204)。
【００３８】
次に、補正フィルタ作成部110は、取得された周波数成分ごとのMTFデータからMTF補正用のフィルタ係数を算出し、周波数空間の補正フィルタを作成する(S205)。MTF補正用のフィルタ係数は、画像出力装置103のMTFによる出力画像の周波数特性の劣化を防ぐ（出力画像と原画像の周波数特性を一致させる）ために、画像出力装置103が出力する前の画像の周波数特性を補う係数である。
【００３９】
次に、補正フィルタ変換部111は、周波数空間の補正フィルタを逆フーリエ変換などによって実空間へ変換して、実空間の補正フィルタを生成する(S206)。画像変換部112は、実空間の補正フィルタと、注目画素の画像データを畳込積分して、注目画素をMTF補正する(S207)。
【００４０】
次に、画像出力部113は、原画像の全画素に対するMTF補正が終了したか否かを判定し(S208)、未処理の画素があれば処理をステップS202に戻し、ステップS202からS207の処理を繰り返す。また、全画素のMTF補正が終了した場合は、図示しないメモリに蓄えた、MTF補正後の画像データを画像出力装置103に出力する(S209)。
【００４１】
●特徴量算出部
図6のフローチャートにより特徴量算出部104の処理(S203)の詳細を説明する。
【００４２】
平均輝度取得部107は、注目画素を含む所定の領域の複数の画素の値から特徴量として平均輝度値を算出する(S301)。周波数変換部105は、ウェーブレット変換などにより注目画素の画像データを周波数成分に分解する(S302)。振幅取得部106は、周波数成分に分解された画像データを用いて、注目画素に対応する画素値から、周波数成分ごとに特徴量として振幅値を算出する(S303)。
【００４３】
●MTF取得部
MTF記憶部108は、周波数成分ごとに、振幅値と輝度値の複数の組み合わせに対応するMTFデータを記憶する。従って、MTF取得部109は、特徴量算出部104が周波数成分ごとに算出した振幅値と平均輝度値に対応するMTFデータを取得して、全周波数成分のMTFデータを取得する。
【００４４】
●補正フィルタ作成部
画像出力装置103のMTFによる画質劣化は、周波数空間において、出力する画像データとMTFの乗算として下式によって表される。
G(u, v) = H(u, v)×F(u, v) …(1)
ここで、G(u, v)は出力画像（劣化画像）、
H(u, v)はMTF（劣化関数）、
F(u, v)は原画像、
(u, v)は空間周波数。
【００４５】
画質劣化を回復する方法として、回復フィルタを用いる画像回復方法が知られている。回復フィルタとして、劣化関数の逆フィルタやWienerフィルタなどがある。下式は、劣化関数H(u, v)の逆関数I(u, v)である逆フィルタを示す。
I(u, v) = 1/H(u, v) …(2)
【００４６】
逆フィルタは、ノイズを考慮することができないため、ノイズが存在するとノイズ成分を強調してしまう。一方、Wienerフィルタは、ノイズを制御した回復フィルタである。
W(u, v) = Hc(u, v) / (|H(u, v)|22 + Γ) …(3)
ここで、W(u, v)はWienerフィルタ、
Hc(u, v)はH(u, v)の複素共役、
Гはノイズ成分を制御するパラメータ。
【００４７】
補正フィルタ作成部110は、劣化関数として特徴量に対応するMTFを用いて、回復フィルタとして逆フィルタまたはWienerフィルタを作成する。ただし、回復フィルタは、画質劣化を回復または抑制することができるものであれば、その形式は限定されない。
【００４８】
また、一次元のMTF補正用のフィルタ係数を用いて、二次元のMTF補正用のフィルタを作成する方法として次のものがあるが、それらに限定されるわけではない。
・一次元のフィルタ係数を原点中心に回転させる方法、
・例えば直交する二方向の一次元のフィルタ係数を用いて二方向の間を補間する方法、
・三方向以上の一次元のフィルタ係数を用いて複数方向の間を補間する方法。
【００４９】
●MTF補正
画像出力装置103のMTFによる画質劣化の程度が、画素の周波数成分ごとの振幅値や、平均輝度値などの特徴量に依存する場合、画素ごとに画質劣化の程度が異なり、補正の程度も画素ごとに変える必要がある。画素ごとに補正の程度を変えるには、実空間におけるフィルタリングが必要になり、補正フィルタ変換部111により周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する。
【００５０】
実空間におけるフィルタリングは、注目画像と補正フィルタとの畳込積分として表現される。具体的に、実空間におけるMTF補正による復元処理は、下式のようにモデル化される。画像変換部112は、下式によって、画像入力部101が入力した画像にMTF補正を施す。
g(x, y) = h(x,y)＊f(x, y) …(4)
ここで、g(x, y)はMTF補正後の画像、
h(x, y)はMTF補正用の補正フィルタ、
f(x, y)はMTF補正前の画像、
＊は畳込積分を表す。
【実施例２】
【００５１】
以下、本発明にかかる実施例2の画像処理を説明する。なお、実施例2において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００５２】
図7のブロック図により実施例2の画像処理装置の構成例を説明する。
【００５３】
実施例2の画像処理装置100には、画像出力装置103が出力したMTF測定用のチャートの濃度分布を測定する測定部122が接続される。なお、測定部122として、スキャナやディジタルカメラなどを利用することができる。また、実施例2の画像処理装置100は、MTF算出部121を有する。MTF算出部121は、測定部122から入力した濃度分布から、画像出力装置103のMTFデータを算出し、算出したMTFデータをMTF記憶部108に格納する。
【００５４】
図8のフローチャートによりMTFデータの算出を説明する。
【００５５】
画像出力部113は、図示しないメモリに格納されたMTF測定用のチャートの画像データを画像出力装置103に出力して、画像出力装置103に当該チャートを出力させる(S501)。MTF算出部121は、測定部122を制御して当該チャートを測定させ、測定結果の濃度分布データを入力する(S502)。そして、濃度分布データから画像出力装置103のMTFデータを算出し(S503)、算出したMTFデータをMTF記憶部108に格納する(S504)。
【００５６】
●MTFの測定
画像出力装置103のMTFの測定には次の方法がある。(1)MTF測定用のチャートとして正弦波チャートを画像出力装置103に出力させ、正弦波チャートから読み取った最大濃度値と最小濃度値からMTFを算出する方法。(2)MTF測定用のチャートとして矩形波チャートを画像出力装置103に出力させる。そして、矩形波チャートから読み取った最大濃度値と最小濃度値からコントラスト伝達関数(contrast transfer function: CTF)を算出し、Coltmanの補正式を用いて、CFTをMTFに変換する方法。なお、MTFの測定方法はとくに限定されない。
【００５７】
実施例2においては、正弦波チャートまたは矩形波チャートとして、複数の周波数パラメータ、振幅パラメータ、平均輝度パラメータを用いて作成したチャートを使用して、画像出力装置103のMTFを測定する。
【００５８】
図9、図10によりMTF測定用のチャートの一例を説明する。図9に示すチャートは正弦波チャートであり、各周波数について平均輝度値が等しく、振幅値が異なる。従って、図9に示す正弦波チャートを使用すれば、振幅値の変化に対するMTFの変化が測定可能である。
【００５９】
図10に示すチャートも正弦波チャートであり、各周波数について振幅値が等しく、平均輝度値が異なる。従って、図10に示す正弦波チャートを使用すれば、平均輝度値の変化に対するMTFの変化が測定可能である。
【００６０】
MTF算出部121は、画像出力装置103が出力したMTF測定用のチャートを、スキャナやディジタルカメラなどの画像入力装置（測定部122）を用いてデータ化したチャート画像を入力する。そして、チャート画像の濃度分布（最大濃度値と最小濃度値）からMTFデータを算出する。その際、算出したMTFデータから画像入力装置のMTFをキャンセルすれば、画像出力装置103単体のMTFデータが得られる。
【実施例３】
【００６１】
以下、本発明にかかる実施例3の画像処理を説明する。なお、実施例3において、実施例1、2と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００６２】
［装置の構成］
図17のブロック図により実施例3の画像処理装置の構成例を説明する。
【００６３】
画像処理装置1100には、インクジェットプリンタまたは電子写真プリンタなどの画像出力装置1103、および、画像を格納する画像記憶部1102が接続される。なお、画像記憶部1102は、ネットワークを介して接続されたサーバ装置でもよい。画像入力部1101は、画像出力装置1103によって出力すべき画像（以下、原画像）の画像データを画像記憶部1102から入力する。
【００６４】
特徴量算出部1104は、出力すべき画像の注目画素の特徴量を算出するために次の構成を備える。周波数変換部1105は、ウェーブレット変換などを用いて画像データを周波数成分に分解する。振幅取得部1106は、周波数成分に分解された画像データから、注目画素に対応する画素値を用いて、周波数成分ごとの特徴量として振幅値を取得する。平均輝度取得部1107は、目画素を含む所定の画像領域の画素値から、特徴量として平均輝度値を算出する。
【００６５】
輝度変化量記憶部1108は、画像の特徴量に応じた、画像出力装置1103の輝度変化量を周波数成分ごとに格納する。補正係数選択部1109は、注目画素の特徴量（振幅値と平均輝度値）を入力する。そして、輝度変化量記憶部1108に格納された周波数成分ごとの輝度変化量から注目画素に適用する輝度変化量を輝度補正係数として選択する。
【００６６】
輝度補正部1112は、輝度補正係数を用いて、出力すべき画像の画像データを輝度補正する。画像出力部1113は、輝度補正された画像データを画像出力装置1103に出力し、画像を印刷させる。
【００６７】
［画像処理］
図18のフローチャートにより輝度補正を説明する。
【００６８】
画像入力部1101は、原画像の画像データを入力する(S1201)。特徴量算出部1104は、入力された画像データから輝度補正対象の画素（注目画素）を選択する(S1202)。周波数変換部1105は、ウェーブレット変換などの周波数成分に分解する手法により注目画素の画像データを周波数成分に分解する(S1203)。振幅取得部1106は、周波数成分に分解された画像データを用いて、注目画素に対応する画素値から、周波数成分ごとに特徴量として振幅値を算出する(S1204)。また、平均輝度取得部1107は、注目画素を含む所定の領域の複数の画素の値から特徴量として平均輝度値を算出する(S1205)。
【００６９】
次に、補正係数選択部1109は、算出された特徴量（周波数成分ごとの振幅値と、平均輝度値）に応じた画像出力装置103の周波数成分ごとの輝度変化量を輝度変化量記憶部1108から取得する(S1206)。そして、取得した周波数成分ごとの輝度変化量から、詳細は後述するが、注目画素の特徴量に対応する輝度補正係数として用いる輝度変化量を選択する(S1207)。
【００７０】
次に、輝度補正部1112は、詳細は後述するが、輝度補正係数を用いて注目画素の画像データを輝度補正する(S1208)。画像出力部1113は、原画像の全画素に対する輝度補正が終了したか否かを判定し(S1209)、未処理の画素があれば処理をステップS1202に戻し、ステップS1202からS1208の処理を繰り返す。また、全画素の輝度補正が終了した場合は、図示しないメモリに蓄えた、輝度補正後の画像データを画像出力装置1103に出力する(S1210)。
【００７１】
●輝度変化量の取得
輝度変化量記憶部1108は、周波数成分ごとに、振幅値と輝度値の複数の組み合わせに対応する輝度変化量を記憶する。輝度変化量は、周波数、振幅値、および、輝度値を所定条件に設定した正弦波チャートを画像出力装置1103に出力させ、出力された正弦波チャートの平均輝度値と、出力前の正弦波チャートの平均輝度値の差から算出する。図19により輝度変化量記憶部1108が記憶する輝度変化量の一例を説明する。注目画素の特徴量は、周波数成分ごとに算出されるため、振幅値と平均輝度値に対応する輝度変化量を周波数成分ごとに取得することで、振幅値と平均輝度値に対応する輝度変化量を全周波数成分において取得することができる。
【００７２】
●輝度変化量（輝度補正係数）の選択
補正係数選択部1109は、周波数成分ごとの特徴量に対応する輝度変化量を参照して、注目画素の、輝度変化後の輝度値と輝度変化前の平均輝度値の差が最小の輝度変化量を輝度補正係数として選択する。この差は、ある周波数、振幅値および平均輝度値の条件の下、平均輝度値から輝度変化量と平均輝度値の積を減算して計算する。ただし、輝度補正係数の選択または算出方法は、出力画像における輝度変化を補正する際に、出力画像の輝度値を原画像の輝度値に等しくするような輝度補正係数を算出することができれば、その方法は限定されない。
【００７３】
なお、注目画素の特徴量に対応する輝度変化量が、輝度変化量記憶部1108が記憶する離散的な輝度変化量に存在しない場合があり得る。その場合、補正係数選択部1109は、注目画素の特徴量に近い輝度変化量記憶部が記憶する特徴量の輝度変化量を用いて、注目画素の特徴量に対応する輝度変化量を補間演算する。
【００７４】
●輝度補正
図20のフローチャートにより注目画素の輝度補正(S1208)の詳細を説明する。
【００７５】
輝度補正部1112は、注目画素の画像データを入力し(S1301)、周波数成分ごとに選択された輝度補正係数を入力する(S1302)。そして、周波数成分ごとに、輝度補正係数と注目画素の平均輝度値の積を算出し、それら積の合計を補正値として、入力した注目画素の画像データに加算する(S1303)。そして、補正値を加算した画像データが画像データの範囲（例えば、8ビット画像の場合0〜255の範囲）を逸脱する場合は、注目画素の周辺の未処理画素に逸脱分の画像データを拡散する(S1304)。つまり、所定の領域内で輝度を保存するクリッピング処理を行う。
【００７６】
なお、輝度補正の方法は、画像の輝度を補正することができれば、その方法は限定されない。同様に、クリッピング処理は、画像データを画像データの範囲内に収めることができれば、その方法は限定されない。
【００７７】
このように、周波数成分ごとの特徴量に応じた輝度補正係数を使用して、画像出力装置の輝度変化特性に基づく輝度補正を画素ごとに適応的に行うことができる。
【００７８】
［変形例］
実施例1、2では、画像出力装置のMTFの変化に対応するMTF補正を説明した。また、実施例3では、出力画像の輝度変化に対応する輝度補正を説明した。これらMTF補正と輝度補正を同時に実行することができる。その場合、MTF補正用の補正フィルタを作成し、輝度補正係数を選択した後、補正フィルタの直流成分を輝度補正係数に基づき調整する。そして、調整後の補正フィルタを実空間に変換して畳込積分によりMTF補正と輝度補正を同時に注目画素の画像データに施す。その他の処理は、実施例1、3と略同様であり、詳細説明を省略する。
【００７９】
［その他の実施例］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はCPUやMPU等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出する算出手段と、
画像出力装置の光学伝達関数を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた光学伝達関数を取得する取得手段と、
前記周波数成分ごとに取得した光学伝達関数から前記入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成する作成手段と、
前記周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する変換手段と、
前記実空間の補正フィルタを用いて、前記入力画像の画素ごとに補正を行う補正手段と、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力する出力手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記算出手段、取得手段、作成手段、変換手段および補正手段の処理を画素ごとに繰り返すことを特徴とする請求項1に記載された画像処理装置。
【請求項３】
前記算出手段は、注目画素の前記周波数成分ごとの振幅値、および、前記注目画素とその近傍の画素の平均輝度値を前記特徴量として算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記実空間の補正フィルタと画素値の畳込積分により前記補正を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
【請求項５】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、
画像出力装置の光学伝達関数を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた光学伝達関数を取得し、
前記周波数成分ごとに取得した光学伝達関数から前記入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成し、
前記周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換し、
前記実空間の補正フィルタを用いて、前記入力画像の画素ごとに補正を行い、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出する算出手段と、
画像出力装置による出力画像の輝度変化量を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた輝度変化量を取得する取得手段と、
前記取得した輝度変化量から輝度補正係数として輝度変化量を選択する選択手段と、
前記輝度補正係数を用いて、前記入力画像の画素ごとに輝度を補正する補正手段と、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力する出力手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
前記算出手段、取得手段、選択手段および補正手段の処理を画素ごとに繰り返すことを特徴とする請求項6に記載された画像処理装置。
【請求項８】
前記算出手段は、注目画素の前記周波数成分ごとの振幅値、および、前記注目画素とその近傍の画素の平均輝度値を前記特徴量として算出することを特徴とする請求項6または請求項7に記載された画像処理装置。
【請求項９】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、
画像出力装置による出力画像の輝度変化量を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた輝度変化量を取得し、
前記取得した輝度変化量から輝度補正係数として輝度変化量を選択し、
前記輝度補正係数を用いて、前記入力画像の画素ごとに輝度を補正し、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
コンピュータ装置を制御して、請求項1から請求項4および請求項6から請求項8の何れか一項に記載された画像処理装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出する算出手段と、
画像出力装置の光学伝達関数を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた光学伝達関数を取得する取得手段と、
前記周波数成分ごとに取得した光学伝達関数から前記入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成する作成手段と、
前記周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換する変換手段と、
前記実空間の補正フィルタを用いて、前記入力画像の画素ごとに補正を行う補正手段と、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力する出力手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記算出手段、取得手段、作成手段、変換手段および補正手段の処理を画素ごとに繰り返すことを特徴とする請求項1に記載された画像処理装置。
【請求項３】
前記算出手段は、注目画素の前記周波数成分ごとの振幅値、および、前記注目画素とその近傍の画素の平均輝度値を前記特徴量として算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記実空間の補正フィルタと画素値の畳込積分により前記補正を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
【請求項５】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、
画像出力装置の光学伝達関数を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた光学伝達関数を取得し、
前記周波数成分ごとに取得した光学伝達関数から前記入力画像を補正する周波数空間の補正フィルタを作成し、
前記周波数空間の補正フィルタを実空間の補正フィルタに変換し、
前記実空間の補正フィルタを用いて、前記入力画像の画素ごとに補正を行い、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出する算出手段と、
画像出力装置による出力画像の輝度変化量を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた輝度変化量を取得する取得手段と、
前記取得した輝度変化量から輝度補正係数として輝度変化量を選択する選択手段と、
前記輝度補正係数を用いて、前記入力画像の画素ごとに輝度を補正する補正手段と、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力する出力手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
前記算出手段、取得手段、選択手段および補正手段の処理を画素ごとに繰り返すことを特徴とする請求項6に記載された画像処理装置。
【請求項８】
前記算出手段は、注目画素の前記周波数成分ごとの振幅値、および、前記注目画素とその近傍の画素の平均輝度値を前記特徴量として算出することを特徴とする請求項6または請求項7に記載された画像処理装置。
【請求項９】
入力画像の画素ごとに、周波数成分ごとの画像の特徴量を算出し、
画像出力装置による出力画像の輝度変化量を前記周波数成分ごとに記憶する記憶手段から、前記周波数成分ごとに、前記特徴量に応じた輝度変化量を取得し、
前記取得した輝度変化量から輝度補正係数として輝度変化量を選択し、
前記輝度補正係数を用いて、前記入力画像の画素ごとに輝度を補正し、
前記補正後の画像を前記画像出力装置に出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
コンピュータ装置を制御して、請求項1から請求項4および請求項6から請求項8の何れか一項に記載された画像処理装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１】
【図２】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１５】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１】
【図２】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２４０４９（Ｐ２０１１−２４０４９Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６８２７４（Ｐ２００９−１６８２７４）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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