JP2002024817A - 画像処理方法及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラー画像においても色ずれや疑似階調の発生
を抑える画像処理方法及び画像処理装置を提供する。 【解決手段】複数の階調を有するカラー画像データを、
該カラー画像データよりも少ない階調数かつ少ないデー
タ量のカラー画像データに変換するために、画像データ
に対して色変換処理を行い、変換された色空間上で階調
レベルのヒストグラムを求め、ヒストグラム上の階調値
の分布状態に応じて新しい階調レベルを決定し、画像デ
ータを局所領域に分割して局所領域毎に色の分布状態及
びエッジの有無を検出した結果に基づいて、局所領域の
画素毎に新しい階調レベルの階調値を選択する。これに
より、色ずれや疑似階調などが無く、画質劣化の少ない
階調数変換を行って画像処理することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色ずれや疑似階調の
発生を抑えた階調数変換を実現可能とする画像処理方法
及び画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像処理の際に階調数を減ら
す方向へ変換する方法として、２階調へ変換を行うディ
ザ法や誤差拡散法、また、３階調以上の多値変換を行う
多値ディザ法や多値誤差拡散法がある。

【０００３】これらの方法は予めマトリクスが規定され
ており、処理対象の画像の階調分布に係わらず固定のマ
トリクス演算や誤差の拡散を行っている。そのため、実
際には原画像に存在しない階調値を多用してしまい、誤
差が非常に多く発生するために疑似階調やノイズが発生
したり、カラー画像に対しては色ずれや偽色が発生した
りしてしまう。複数のマトリクスを切り替えて用いる方
法もあるが、この方法もマトリクスは固定値なので、同
様の問題が発生してしまう。

【０００４】これらを解決する方法の一つとして、特公
平５−６２８６３号公報には、中間調再現方法に関する
技術が開示されている。この発明では、画像全体のヒス
トグラムから、ディザマトリクスが表現できる階調数を
定め、全画素数と階調数とから平均画素数を算出して、
画素濃度毎のヒストグラムを順次加算していき、平均画
素数に最も近くなるまでの和を求めて、ヒストグラムの
平滑化を行っていき、境界となる画像濃度値をディザマ
トリクスの閾値として設定していくものである。これに
より、画像毎に最適な中間調画像が得られることにな
る。

【０００５】また、特開平９−１５４０４４号公報に
は、画像表示方法及びその装置に関する技術が開示され
ており、エッジ近傍での画素の輝度頻度分布に基づい
て、画素毎に異なる階調変換を行い、コントラストの低
下を防いでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】先に述べた通り、従来
の方法においては、実際には原画像に存在しない階調値
を多用してしまい、誤差が非常に多く発生するため、疑
似階調やノイズが発生したり、カラー画像に対しては色
ずれや偽色が発生したりしてしまう。

【０００７】また、特公平５−６２８６３号公報に開示
された中間調再現方法では、２値記録装置を用いて再生
することができるが、カラー画像については言及されて
いないため、カラー画像の中間調を再現する際に、この
方法をそのまま適用することは難しい。

【０００８】特開平９−１５４０４４号公報に開示され
た画像表示方法及びその装置は、基本的にコントラスト
を改善することを特徴とする発明であり、色みに関して
は言及されておらず、カラーの自然画像からカラーの多
値画像への階調変換としては対応が不十分である。

【０００９】このような問題を解決するために、本発明
は、均等色空間を用いて輝度情報から画像全体のヒスト
グラムを作成し、その分布状態から新しい階調レベルを
決定するとともに、画像の局所領域毎に色情報検出とエ
ッジ検出を行い、近傍画素の状態に応じて注目画素の階
調値を決定することにより、カラー画像においても色ず
れや疑似階調の発生を抑える画像処理方法及び画像処理
装置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】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。

【００１１】(1) 複数の階調を有するカラー画像データ
を、該カラー画像データよりも少ない階調数かつ少ない
データ量のカラー画像データに変換する画像処理方法で
あって、画像データに対して色変換処理を行い、変換さ
れた色空間上での階調レベルのヒストグラムを求め、該
ヒストグラム上の階調値の分布状態に応じて新しい階調
レベルを決定するとともに、色変換処理した画像データ
を局所領域に分割し、局所領域毎に色の分布状態及びエ
ッジの有無を検出し、その検出結果に基づいて局所領域
の画素毎に該新しい階調レベルの階調値を選択すること
を特徴とする。

【００１２】この構成においては、複数の階調を有する
カラー画像データを、このカラー画像データよりも少な
い階調数かつ少ないデータ量のカラー画像データに変換
するために、画像データに対して色変換処理を行い、変
換された色空間上での階調レベルのヒストグラムを求
め、このヒストグラム上の階調値の分布状態に応じて新
しい階調レベルを決定する。また、色変換処理を行った
画像データを局所領域に分割して、局所領域毎に色の分
布状態及びエッジの有無を検出した結果に基づいて、局
所領域の画素毎に新しい階調レベルの階調値を選択す
る。したがって、上記の画像処理方法を実行すること
で、色ずれや疑似階調などが無く画質劣化の少ない画像
を得ることができる。

【００１３】(2) 画像データの色変換処理後の色空間と
して、均等色空間を用いることを特徴とする。

【００１４】この構成においては、均等色空間を画像デ
ータの色変換処理後の色空間としている。したがって、
均等色空間の中心点から各周辺画素の位置関係を容易に
求めることが可能となる。

【００１５】(3) 画像全体の輝度情報からヒストグラム
を作成し、所定の新しい階調数と各階調値の頻度とに応
じて現在の階調レベルを複数に分割し、分割された階調
レベル群からそれぞれの代表値を決めて、前記新しい階
調レベルを決定することを特徴とする。

【００１６】この構成においては、画像全体の輝度情報
からヒストグラムを作成し、所定の新しい階調数と各階
調値の頻度とに応じて複数に分割された階調レベル群か
ら、それぞれの代表値を決定することによって新しい階
調レベルを決定する。したがって、各階調値の頻度に応
じて新しい階調値を決定するので、画像の階調特性に応
じた階調数の削減が可能となる。

【００１７】(4) 画像データの全画素数を新しい階調レ
ベルの階調数で割った値に一定数を加えた値の画素数分
を１つの階調レベルの範囲として、ヒストグラム上の階
調値の最大値または最小値から該画素数分をカウントし
て分割するとともに、直前のカウントの最終位置から該
一定数以下の所定値を逆向きにカウントした位置から次
のカウントを開始して、順次カウントを行い、該画素数
分の階調値毎に分割して、前記現在の階調レベルを複数
に分割することを特徴とする。

【００１８】この構成においては、１つの階調レベルの
範囲を、画像データの全画素数を新しい階調レベルの階
調数で割った値に一定数を加えた値の画素数分とし、こ
の画素数分をヒストグラム上の階調値の最大値または最
小値からカウントし、直前のカウント最終位置から一定
数以下の所定の値を逆向きにカウントした位置から次の
カウントを開始して、順次カウントを行い、画素数分の
階調値毎に分割して、前記現在の階調レベルを複数の階
調レベルに分割する。したがって、頻度の高い階調値付
近ほど細かく分割され、逆に頻度の少ない階調値付近は
広く分割されるようになり、また、分割される部分にお
いて、隣り合う階調同士で重なる部分ができるので、エ
ッジの有無に応じて階調値が選択できるようになり、各
画像において階調値の出現頻度、及び、画像の特徴に応
じた階調数変換が可能となり、画質劣化を抑えることが
可能となる。

【００１９】(5) 前記代表値は、各階調レベル群中の分
布に応じた加重平均値であることを特徴とする。

【００２０】この構成においては、各階調レベル群中の
分布に応じた加重平均値を、分割された階調レベル群に
おけるそれぞれの代表値とする。したがって、分割され
た階調レベル群における一番平均的な値を代表値として
決定することができる。

【００２１】(6) 前記代表値は、各階調レベル群中の中
心値であることを特徴とする。

【００２２】この構成においては、各階調レベル群中の
中心値を、分割された階調レベル群におけるそれぞれの
代表値とする。したがって、簡単な演算で代表値として
決定することが可能となる。

【００２３】(7) 前記代表値は、各階調レベル群中の最
大頻度値であることを特徴とする。この構成において
は、各階調レベル群中の最大頻度値を、分割された階調
レベル群におけるそれぞれの代表値とする。したがっ
て、一番頻度の高い値を代表値として選択するだけで簡
単に決定でき、なおかつ、分割された階調レベル群の代
表値として妥当な値とすることが可能となる。

【００２４】(8) 前記代表値は、変換された新しい階調
の画像データに付加されることを特徴とする。

【００２５】この構成においては、変換された新しい階
調の画像データに、分割された階調レベル群におけるそ
れぞれの代表値は付加される。したがって、本来の輝度
と変換後の階調値の輝度との関係を付加しておくことに
よって、コントラストを変えることなく、各出力装置に
適した色空間上に再変換できるようになる。

【００２６】(9) 変換された色空間の色度座標値を用
い、各画素の座標上における原点からの距離から有彩色
または無彩色と判断し、各画素の座標上におけるお互い
の位置関係から同類色か否かを判断してグループ化する
ことで、前記色の分布状態を検出することを特徴とす
る。

【００２７】この構成においては、色の分布状態を検出
するために、変換された色空間の色度座標上における各
画素の原点からの距離によって有彩色または無彩色と判
断し、座標上における各画素のお互いの位置関係から同
類色か否かを判断してグループ化する。したがって、色
度座標上における原点からの距離とお互いの位置関係と
から容易に有彩色、無彩色及び同類色を判別することが
可能となる。

【００２８】(10)各画素において、色度座標上における
原点からのユークリッド距離が第１の規定値以下である
場合は無彩色と判断し、原点からのユークリッド距離が
該第１の規定値よりも離れている場合は有彩色と判断す
ることを特徴とする。

【００２９】この構成においては、各画素の変換された
色空間の色度座標上における原点からのユークリッド距
離が第１の規定値以下である場合は無彩色と判断し、各
画素の原点からのユークリッド距離が第１の規定値より
も離れている場合は有彩色と判断する。したがって、簡
単な方法で無彩色と有彩色の区別を付けることができ、
また、色の違いがさほど目につかない程度に色のグルー
プ化が可能となる。

【００３０】(11)各画素間の色度座標上における原点か
らのユークリッド距離が第２の規定値以下である場合は
同類色と判断することを特徴とする。

【００３１】この構成においては、各画素間の色度座標
上における原点からのユークリッド距離が第２の規定値
以下であると、各画素を同類色と判断する。したがっ
て、簡単な方法で同類色と非同類色の区別を付けること
ができる。

【００３２】(12)局所領域の各画素と近傍画素の輝度と
の差を求め、その差の分布を調べることにより、前記エ
ッジの有無を検出することを特徴とする。

【００３３】この構成においては、エッジの有無は、局
所領域の各画素と近傍画素との輝度差の分布を調べるこ
とで検出する。したがって、局所領域の各画素と近傍画
素との間に輝度差があり、その輝度差が連続していれ
ば、そこにはエッジが存在することになるので、これに
よりエッジの有無を判断することが可能となる。

【００３４】(13)注目画素を含む周辺画素が無彩色かつ
注目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属する場
合、該階調レベル群の階調値を選択することを特徴とす
る。この構成においては、注目画素を含む周辺画素が無
彩色で注目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属
する場合は、階調値として、この階調レベル群の階調値
を選択する。したがって、無彩色の場合には色ずれは関
係ないので、単純に階調値を選択することが可能とな
る。

【００３５】(14)注目画素を含む周辺画素が無彩色かつ
注目画素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合、
エッジが有る時は２つの新しい階調レベルから階調差が
大きくなる方の階調値を選択し、エッジが無い時は２つ
の新しい階調レベルから周辺の新しい階調レベルに近い
方の階調値を選択することを特徴とする。

【００３６】この構成においては、注目画素を含む周辺
画素が無彩色で注目画素の階調値が２つの階調レベル群
に属する場合、エッジが有ると２つの新しい階調レベル
から階調差が大きくなる方の階調値を選択し、エッジが
無いと２つの新しい階調レベルから周辺の新しい階調レ
ベルに近い方の階調値を選択する。したがって、無彩色
の場合には、色ずれは関係ないので、２つの階調レベル
群に属するときには、エッジの有無だけによって、最適
な階調値を選択することが可能となる。

【００３７】(15)注目画素を含む周辺画素が有彩色かつ
注目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属する場
合、該階調レベル群の階調値を新しい階調値として選択
し、注目画素を含む周辺画素が有彩色かつ注目画素の階
調値が２つの階調レベル群に属する場合、エッジの有無
及び同類色の有無に応じて階調値を選択することを特徴
とする。

【００３８】この構成においては、注目画素を含む周辺
画素が有彩色で注目画素の階調値が１つの階調レベル群
にのみ属する場合は、この階調レベル群の階調値を新し
い階調値として選択する。また、注目画素を含む周辺画
素が有彩色で注目画素の階調値が２つの階調レベル群に
属する場合は、エッジの有無及び同類色の有無に応じて
階調値を選択する。したがって、有彩色の場合には、色
ずれも関係するので、エッジの有無だけでなく、同類色
であるかどうかも調べることで、それぞれ最適な階調値
を選択することが可能となる。

【００３９】(16)注目画素を含む周辺画素が有彩色かつ
注目画素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合、
エッジが有る時には２つの新しい階調レベルから階調差
が大きくなる方の階調値を選択し、エッジが無い時には
注目画素がその周辺画素と同類色であるか否かを調べ、
同類色で無い場合には２つの新しい階調レベルから階調
差が大きくなる方の階調値を選択し、同類色である場合
には２つの新しい階調レベルから周辺の新しい階調レベ
ルに近い方の階調値を選択することを特徴とする。

【００４０】この構成においては、注目画素を含む周辺
画素が有彩色で注目画素の階調値が２つの階調レベル群
に属する場合は、エッジが有ると２つの新しい階調レベ
ルから階調差が大きくなる方の階調値を選択し、エッジ
が無いと注目画素がその周辺画素と同類色であるか否か
を調べ、同類色で無いと２つの新しい階調レベルから階
調差が大きくなる方の階調値を選択し、同類色であると
２つの新しい階調レベルから周辺の新しい階調レベルに
近い方の階調値を選択する。したがって、有彩色の場合
には、色ずれや色による疑似階調も関係するので、エッ
ジの有無と同類色の有無を調べて疑似階調が発生しにく
いような階調値を選択することが可能となる。

【００４１】(17)入力装置から入力された複数階調のカ
ラー画像データを該カラー画像データよりも少ない階調
数かつ少ないデータ量のカラー画像データに変換し、出
力装置に出力する画像処理装置において、該入力装置か
ら入力された画像データに対して、色変換処理を行う色
変換処理部と、該色変換処理部で変換された色空間上で
階調レベルのヒストグラムを求め、ヒストグラム上の階
調値の分布状態に従って新しい階調レベルを決定する階
調レベル決定部と、画像データを局所領域に分割し、局
所領域毎に色の分布状態を検出する色情報検出部と、画
像データを局所領域に分割し、局所領域毎にエッジの有
無を検出するエッジ検出部と、該色情報検出部と該エッ
ジ検出部との検出結果に基づいて該階調レベル決定部の
決定した新しい階調レベルから階調値を選択して該出力
装置へ出力する階調値選択部とを備えたことを特徴とす
る。

【００４２】この構成においては、画像処理装置は、色
変換処理部と、階調レベル決定部と、色情報検出部と、
エッジ検出部と、階調値選択部とを備え、入力装置から
入力された画像データに対して、色変換処理部で色変換
処理を行い、階調レベル決定部で色変換処理部において
変換された色空間上で階調レベルのヒストグラムを求め
て、ヒストグラム上の階調値の分布状態に従って新しい
階調レベルを決定し、色情報検出部で画像データを局所
領域に分割して、局所領域毎に色の分布状態を検出し、
エッジ検出部で画像データを局所領域に分割して、局所
領域毎にエッジの有無を検出し、階調値選択部で色情報
検出部とエッジ検出部との検出結果に基づいて階調レベ
ル決定部の決定した新しい階調レベルから階調値を選択
して、出力装置へ出力する。したがって、画像全体のヒ
ストグラムの分布状態から階調レベルの決定を行い、ま
た、局所領域の色の分布状態、及びエッジの有無を検出
し、それぞれの結果から前記階調レベルより最適な階調
値を決定することにより、色ずれや疑似階調などが無
く、画質劣化の少ない階調数変換を行う画像処理装置が
実現可能となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】画像処理方法である階調数変換方
法の一実施形態を図２乃至図８に基づいて説明する。図
２は、階調数変換方法の一実施形態を示す流れ図であ
る。図３は、全画素のヒストグラムを求める方法を表す
図である。図４は、新しい階調レベルを求める方法を表
す図である。図５は、無彩色領域を抽出する方法を表す
図である。図６は、有彩色領域の同類色を抽出する方法
を表す図である。図７は、エッジを抽出する方法を表す
図である。図８は、新しい輝度レベルへの変換結果を表
す図である。なお、図２では、各色８ビットのＲＧＢカ
ラー画像データを用い、変換する色空間としてＬ^* ａ^*
ｂ^* 色空間を用いる場合を示す。

【００４４】まず、ＲＧＢのカラー画像を色変換処理し
て、ＲＧＢ色空間からＬ^* ａ^* ｂ^*色空間に変換する
（１０１）。Ｌ^* ａ^* ｂ^* 色空間は、均等色空間の１つ
であり、等しい大きさに知覚される色差が、空間内の等
しい距離に対応するように意図した色空間となってい
る。これにより、どんな色同士であっても、どのくらい
色が違うのかを平等に比較できる。

【００４５】その後、図３に示したように、画像全体の
ヒストグラムを算出するために、全画像データについ
て、輝度情報である各Ｌ^* 値をカウントする（１０
２）。この場合、画像の左上の画素データから右下の画
素データまでを順番にカウントする。Ｌ^* は０から１０
０まで１ステップずつの値で表現されるので、例えば１
０１個分の配列変数領域を確保し、Ｌ^* の０から１００
に対応した配列変数にカウントされた値を代入してい
く。

【００４６】続いて、図４に示したように、全画素数を
予め定めた所定値である新しい階調数で割った値からそ
の値に一定数を加えた値までを１つの階調レベルの範囲
とし、ヒストグラム上の最大値または最小値から前記画
素分をカウントして分割する。また、直前のカウントを
終了した位置から直前のカウントの際に加えた一定数以
下の値の分だけ逆向きにカウントした位置を、次のカウ
ント開始位置として、順次カウントを行っていく（１０
３）。これにより、頻度の高い階調値付近ほど細かく分
割され、逆に頻度の少ない階調値付近は広く分割される
ようになる。また、分割される部分において、隣り合う
階調同士で重なる部分ができるので、エッジの有無に応
じて階調値が選択できるようになり、各画像において階
調値の出現頻度、及び、画像の特徴に応じた階調数変換
が可能となり、画質劣化を抑えることが可能となる。

【００４７】なお、階調レベル群の分割に際しては、画
素数のカウントを行って、ある階調値の途中で規定値に
達した場合には、カウントを開始した階調値から現在の
階調値までを１つの階調レベル群として分割する。ま
た、規定値がある階調値における画素数と同数であった
ときに、それ以降の階調値の画素数が０の場合、そのカ
ウントが無い階調値も含めて１つの階調レベル群とし
て、最後まで分割する。

【００４８】次に、分割された階調レベル群毎にその代
表値を算出する（１０４）。算出する代表値としては、
例えば、図２では階調レベル群内の加重平均値を用いて
いるが、それ以外に、階調レベル群の中心値や、最大頻
度値を用いてもよい。このようにして求められた代表値
を新しい階調レベルとして配列変数などに代入してお
く。

【００４９】この新しい階調レベルの算出と並行して、
ＲＧＢ色空間からＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間に変換した画像に
対して、局所画像の抽出を行う（１１１）。ここでは、
例として８×８画素の局所領域を抽出することとする。

【００５０】次に、抽出された局所領域の画像データに
対して２つの処理を行う。すなわち、１つは色情報の検
出、もう１つはエッジ情報の検出である。

【００５１】まず、色情報の検出では図５に示したよう
に、局所領域における各画素のａ^*及びｂ^* の値を呼出
し、原点からのユークリッド距離Ｄ₁ を以下の式で求め
る（１１３）。 Ｄ₁ （ｎ）＝√（ａ^*2＋ｂ^*2） ‥‥（１） ここで、ｎは局所領域における各画素の番号とする。局
所領域が８×８画素の場合、画素数は６４画素なので、
仮に左上を０としたとき、右方向に番号を付けて行き、
一番右上を７とした後、次の行の左端を８として順次番
号を付けていくと一番右下が６３となる。

【００５２】そして、画素毎に、この値が第１の規定値
を超えているかどうかを判断し、有彩色か無彩色かを判
断する。例えば、ユークリッド距離が３０以下である場
合には無彩色、３０よりも大きいときは有彩色と判断す
ることに決めておく。

【００５３】次に、図６に示したように、ａ^* −ｂ^* 平
面において、隣接画素間のユークリッド距離を求める
（１１４）。最初に、局所領域内の各画素に対して順番
に、上下左右の隣接画素とのユークリッド距離Ｄ₂ を以
下の式により求める。

【００５４】 Ｄ₂ （ｎ₁ ，ｎ₂ ）＝√（（ａ₁ ^* −ａ₂ ^* ）² ＋（ｂ₁ ^* −ｂ₂ ^* ）² ） ‥‥（２） 式（２）において、（ａ₁ ^* ，ｂ₁ ^* ）は注目画素の色
度座標値を表す。また、（ａ₂ ^* ，ｂ₂ ^* ）はその他の
画素の色度座標値を表す。さらに、ｎ₁ は注目画素の番
号を表し、ｎ₂ はその他の画素の番号を表す。

【００５５】局所領域が８×８画素の場合、Ｄ₂ （０，
１）、Ｄ₂ （０，２）、‥‥‥‥、Ｄ₂ （０，８）、Ｄ
₂ （１，９）、‥‥‥、Ｄ₂ （８，９）、Ｄ₂ （９，１
０）、‥‥‥‥、Ｄ₂ （６１，６２）、Ｄ₂ （６２，６
３）となり、全部で１１２個のユークリッド距離を求め
ることになる。

【００５６】そして、画素毎にこの値が第２の規定値を
超えているかどうかを判断し、同類色かどうかを判断す
る（１１４）。例えば、ユークリッド距離が１０以下で
ある場合には同類色であり、１０よりも大きいときは同
類色では無いと判断することに決めておく。このように
して、色情報の検出を行っていく。

【００５７】もう１つのエッジ情報の検出では図７に示
したように、まず、局所領域における各画素のＬ^* の値
を呼出し、今度は各画素における各近傍画素との輝度差
を以下の式で求める（１２１）。

【００５８】 ｄＬ（１）＝ｄＬ（９）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ−１，ｙ−１） ｄＬ（２）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ，ｙ−１） ｄＬ（３）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ＋１，ｙ−１） ｄＬ（４）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ＋１、ｙ） ‥‥（３） ｄＬ（５）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ＋１、ｙ＋１） ｄＬ（６）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ，ｙ＋１） ｄＬ（７）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ−１、ｙ＋１） ｄＬ（８）＝ｄＬ（０）＝Ｐ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ−１，ｙ） そして、このｄＬ（１）〜ｄＬ（８）において、それぞ
れの値のうち、ある一定値以上のものを抽出し、その前
後の結果との比較を行う（１２１）。例えば、ｄＬ
（３）が一定値を超えていた場合、ｄＬ（２）とｄＬ
（４）とが、ｄＬ（３）とどのくらい違うかを比較する
ことになる。ｄＬ（２）との差とｄＬ（４）との差がそ
れぞれ一定の範囲内であれば、その方向にエッジが存在
することになる。このようにして、画素毎に、近傍画素
の輝度の差を求め、その差の分布を調べることによっ
て、エッジの有無とエッジの方向を検出しておく。

【００５９】そして、図８に示したように、色情報検出
とエッジ情報検出の２つの検出結果から局所領域におけ
る各画素の新しい階調値を前記配列変数などに代入して
おいた新しい階調レベルから選択する（１３１）。これ
により、分割された階調レベル群毎の代表値が新しい階
調の画像データに付加されることとなる。図８では、輝
度値１００レベルのものを１６レベルに変換する例を示
している。

【００６０】ここで、新しい階調値を選択する方法とし
て、注目画素を含む周辺画素が無彩色で、注目画素の階
調値が２つの階調レベル群に属さずに、１つの階調レベ
ル群にのみ属する場合、その階調レベル群の階調値を選
択する。また、注目画素の階調値が２つの階調レベル群
に属する場合、エッジの有無に応じて、エッジのある時
には、よりエッジ部で階調差が出るように２つの新しい
階調レベルから階調差が大きくなる方の階調値を選択す
る。一方、エッジの無い場合には、２つの新しい階調レ
ベルから周辺の新しい階調レベルに近い方の階調値を選
択する。

【００６１】注目画素を含む周辺画素が有彩色で、注目
画素の階調値が２つの階調レベル群に属さず１つの階調
レベル群に属する場合は、その階調レベル群の階調値を
選択する。また、注目画素の階調値が２つの階調レベル
群に属する場合、エッジの有無に応じて、エッジのある
時には、よりエッジ部で階調差が出るように、２つの新
しい階調レベルから階調差が大きくなる方の階調値を選
択する。一方、エッジの無い時には、注目画素がその周
辺画素と同類色であるかを調べる。そして、同類色で無
い場合には、より階調差が出るように２つの新しい階調
レベルから階調差が大きくなる方の階調値を選択する。
また、同類色である場合には、２つの新しい階調レベル
から周辺の新しい階調レベルに近い方の階調値を選択す
る。

【００６２】このようにして全画像分の局所領域につい
て同様の処理を繰り返し行い、全画素の処理が終了した
時点で出力用の画像となる（１３２）。この出力用の画
像はシステム上で、例えば８ビットのデータに固定され
ているとすると、まず、その画像データの前にヘッダ部
分が存在し、このヘッダ部分には新しい階調レベルがイ
ンデックスデータとして挿入されている。具体的には、
新しい階調レベルが、例えば１６レベルの場合、その値
に１を加えたデータサイズがヘッダに割り当てられ、新
しい階調レベル数、及び、新しい階調レベルに対応する
元の階調レベルにおける値が順番に入っている。

【００６３】図８の例で言うと、ヘッダのデータは、最
初の１バイト目に１６という数値が入り、続いて、０，
９，１３，２０，２５，２９，３３，３６，４１，４
７，４９，５２，５５，６３，７０，７９が挿入され
る。その後には、階調変換された値に対応するインデッ
クスデータをビット表現して８ビット毎に区切ったもの
を、バイト単位で表した値が続く。

【００６４】例えば、３３，７９，２０，３６，４９と
いう階調値があった時、各階調値をそれぞれ対応するイ
ンデックスデータである６，１５，３，７，１０に置き
換える。そして、それぞれをビット単位で表すと、”０
１１０”，”１１１１”，”００１１”，”０１１
１”，”１０１０”となる。これを繋げて並べると、”
０１１０１１１１００１１０１１１１０１０”となるの
で、この値を８ビット単位でもう一度区切り、”０１１
０１１１１”＝０ｘ６Ｆ＝１１１，”００１１０１１
１”＝０ｘ３７＝５５，‥‥としてデータ化する。これ
により、２画素分のデータが、１バイトで表せたことに
なる。このようにして、画像データを作成する。

【００６５】次に、上記の画像処理を実行する画像処理
装置の一実施形態を説明する。図１は画像処理装置の構
成を示すブロック図である。画像処理装置２は、入力装
置１から出力された画像データを画像処理して、出力装
置３に出力する。画像処理装置２は、色変換処理部４、
階調レベル決定部５、色情報検出部６、エッジ検出部７
及び階調値選択部８を備えている。

【００６６】入力装置１から入力された原画像データ
は、画像処理装置２の色変換処理部４において色空間の
変換を行い、均等色空間に変換される。次いで、階調レ
ベル決定部５において均等色空間の輝度情報を用いて、
画像全体のヒストグラムを求め、さらに、求めたヒスト
グラムの分布状態から新しい階調レベルを決定するため
に、ヒストグラムを分布状態に応じた範囲で所定数に分
割する。その後、分割されたヒストグラムの範囲毎に新
しい階調レベルを決定する。色情報検出部６では画像デ
ータを局所領域に分割し、局所領域毎に、均等色空間の
色度情報を用いて色の分布状態を検出する。同様に、エ
ッジ検出部７でも、局所領域毎に、輝度情報を用いてエ
ッジの有無を検出する。階調値選択部８では、これらの
検出結果に応じて、局所領域の画素毎に最適な階調値を
新しい階調レベルから選択する。また、局所領域毎に画
像全体の処理が終わるまで順次検出と階調値決定を行
い、最後に出力画像として出力装置３に出力する。出力
装置３では、階調値選択部８から出力された画像データ
のヘッダ部分の情報をもとに、出力装置３に合った色空
間へ変換を行い、出力処理を行う。

【００６７】続いて、上記階調値変換方法を用いた画像
処理装置２の各部について具体的な実施例を用いて詳細
に説明する。図９は、ＲＧＢ、ＬＡＢのテーブルデータ
を表す図である。図１０は、選択されたテーブルデータ
と変換対象データの関係を表す図である。

【００６８】ここでは例として、入力画像として５１２
×５１２画素の画像サイズで各色８ビットのＲＧＢカラ
ーデータを用い、変換する色空間としてＬ^* ａ^* ｂ^* 色
空間を用いる例を示す。

【００６９】まず、色変換処理部４では、入力されたＲ
ＧＢデータをＬ^* ａ^* ｂ^* データに変換する。ＲＧＢ色
空間のデータをＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間に変換するために
は、予め、ＲＧＢ色空間とＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間との関係
をいくつかの代表色についてテーブル化しておき、入力
画素値に近い代表色のテーブルデータを用いて補間演算
を行うことにより色空間の変換が行える。このため、Ｒ
ＧＢ色空間において、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のそれぞれが一
定間隔値毎に並ぶように代表色を選択する。そして、そ
れをカラーパッチとしてＬ^* ａ^* ｂ^* 表色系で測色して
おき、図９に示すようなルックアップテーブルとしてメ
モリに格納しておく。

【００７０】具体的に説明すると、例えば、ＲＧＢ色空
間における座標が（ｒ，ｇ，ｂ）で表される入力画素の
データをＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間のデータに色変換する場
合、上記入力画素値に最も近い代表色を選択する。上記
代表色は、ＲＧＢの各色を軸とする３次元空間を均等間
隔で区切って得られる立方体の頂点に対応する点であ
る。図１０に示したように、入力画素値を点ｐ（ｒ，
ｇ，ｂ）で表した場合、点ｐをその内部に含む立方体の
各頂点ｐ₀₀₀ ，ｐ₁₁₁ が代表色として選択される。ここ
で、（ｒ，ｇ，ｂ）＝（１５０，１０４，３２）である
とすると、図９のテーブルデータに基づけば、上記点ｐ
₀₀₀ −ｐ₁₁₁ の座標において、ｒ₀ ＝１２８，ｒ₁ ＝１
９２，ｇ₀ ＝６４，ｇ₁ ＝１２８，ｂ₀ ＝０，ｂ₁ ＝６
４である。

【００７１】こうして選択された各代表色のデータは、
図９に示したテーブルデータに基づいてＬ^* ａ^* ｂ^* 色
空間のデータに変換される。例えば、点ｐ₀₀₀ （ｒ₀ ，
ｇ₀ ，ｂ₀ ）＝（１２８，６４，０）は、（Ｌ^* ，ａ
^* ，ｂ^* ）＝（６１．５４，１３．７８，６１．７２）
に変換される。選択された他の代表色についても同様に
色変換される。

【００７２】そして、入力画素値の変換後のデータは、
次式（４）にて表される。なお、次式におけるｑは、上
記ｐを色変換した後のＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間上での対応点
を示すものであり、座標（Ｌ^* ，ａ^* ，ｂ^* ）で表され
る。

【００７３】 ｑ（Ｌ^* ，ａ^* ，ｂ^* ）＝ｃ₀ ＋ｃ₁ △ｒ＋ｃ₂ △ｇ＋ｃ₃ △ｂ ＋ｃ₄ △ｒ△ｇ＋ｃ₅ △ｒ△ｂ＋ｃ₆ △ｇ△ｂ＋ｃ₇ △ｒ△ｇ△ｂ‥‥（４） ここで、△ｒ＝ｒ−ｒ₀ ＝１５０−１２８＝２２， △ｇ＝ｇ−ｇ₀ ＝１０４−６４＝４０， △ｂ＝ｂ−ｂ₀ ＝３２−０＝３２， ｃ₀ ＝ｐ₀₀₀ ， ｃ₁ ＝（ｐ₁₀₀ −ｐ₀₀₀ ）／（ｒ₁ −ｒ₀ ）， ｃ₂ ＝（ｐ₀₁₀ −ｐ₀₀₀ ）／（ｇ₁ −ｇ₀ ）， ｃ₃ ＝（ｐ₀₀₁ −ｐ₀₀₀ ）／（ｂ₁ −ｂ₀ ），ｃ₄ ＝
（ｐ₁₁₀ −ｐ₀₁₀ −ｐ₁₀₀ ＋ｐ₀₀₀ ）／［（ｒ₁ −ｒ
₀ ）（ｇ₁ −ｇ₀ ）］， ｃ₅ ＝（ｐ₁₀₁ −ｐ₀₀₁ −ｐ₁₀₀ ＋ｐ₀₀₀ ）／［（ｒ₁
−ｒ₀ ）（ｂ₁ −ｂ₀ ）］， ｃ₆ ＝（ｐ₀₁₁ −ｐ₀₀₁ −ｐ₀₁₀ ＋ｐ₀₀₀ ）／［（ｇ₁
−ｇ₀ ）（ｂ₁ −ｂ₀ ）］， ｃ₇ ＝（ｐ₁₁₁ −ｐ₀₁₁ −ｐ₁₀₁ −ｐ₁₁₀ ＋ｐ₁₀₀ ＋ｐ
₀₀₁ −ｐ₀₀₀ ）／［（ｒ₁ −ｒ₀ ）（ｇ₁ −ｇ₀ ）（ｂ
₁ −ｂ₀ ）］ である。これにより、ＲＧＢ色空間上で（１５０，１０
４，３２）の入力画素値は、Ｌ^* ａ^* ｂ^* 色空間上で
（７２．８５，８．４４，６９．７０）の座標で表され
る。このような処理を入力画像データの全ての入力画素
について行う。

【００７４】階調レベル決定部５では、まず画像全体の
ヒストグラムを算出するために全画像データ分の輝度情
報である各Ｌ^* 値をカウントする。この場合、画像の左
上の画素データから右下の画素データまでを順番にカウ
ントする。Ｌ^* は整数値だけで表現すると０から１００
まで１ステップずつの１０１レベルで表現される。その
ため、例えば１０１個分の配列変数領域を確保し、Ｌ^*
の０から１００に対応した配列変数アドレスにおいて、
輝度値をカウントする毎に対応するアドレスの値を順次
加算していく。

【００７５】続いて、全画素数を予め定めた新しい階調
数で割り、その値に一定数を加えた値を１つの階調レベ
ルの範囲とし、ヒストグラム上の最大値または最小値か
ら前記画素分をカウントして分割する。また、次のカウ
ントの開始位置を前記カウントの最終画素の次画素から
前記加えた一定数以下の値を逆方向にカウントした位置
とし、順次カウントを行っていく。なお、階調レベル群
の分割に際しては、画素数のカウントを行って、ある階
調値の途中で規定値に達した場合には、カウントを開始
した階調値から現在の階調値までを１つの階調レベル群
として分割する。

【００７６】例えば、新しい階調数を５１レベル、一定
数を１０００、逆にカウントする一定数以下の値を一定
数の１／２である５００とする。前記階調レベルの範囲
の値は、５１２×５１２／５１＋１０００＝６１４０と
なる。ここで、計算結果は小数点第一位を四捨五入して
いる。仮にＬ^* の最小値が０だとすると、ヒストグラム
上の０から６１４０画素分のカウントを行い、０から６
１４０画素目の階調レベルまでを新しい階調レベルの１
つの範囲として設定する。そして、６１４１画素目から
逆にカウントする値５００を引いた値である５６４１画
素目を次の階調レベルの開始位置として、そこから６１
４０画素分のカウントを開始する。これを繰り返し、新
しい階調レベル群として分割を行っていく。

【００７７】最後まで分割できたら、次に前記分割され
た階調レベル群毎にその代表値を算出する。ここで算出
する代表値として、加重平均値を用いた場合、仮に４５
〜５１までが１つの新しい階調レベルの範囲とし、レベ
ル４５が５００画素、４６が２１００画素、４７が１１
００画素、４８が８００画素、４９が９００画素、５０
が５００画素、５１が２４０画素とすると、代表値は、
（４５×５００＋４６×２１００＋
４７×１１００＋４８×８００＋４９×９００＋５０×
５００＋５１×２４０）／６１４０＝４７となる。ここ
で計算結果は、小数点第一位を四捨五入している。

【００７８】このようにして求めた代表値を、新しい階
調レベルとして予め定められたメモリアドレスに格納し
ておく。なお、代表値として中心値を用い場合では、
（５１−４５）／２＋４５＝４８となる。また、代表値
として最大頻度値を用いた場合、２１００画素の４６と
なる。

【００７９】次に、色情報検出部６では抽出された局所
画像毎に、色情報についての特徴抽出を行う。ここでは
局所画像領域として８×８画素の領域の一部分を例に挙
げる。最初に局所領域における各画素のａ^* 及びｂ^* の
値を呼出し、原点からのユークリッド距離Ｄ₁ を前記
（１）式を用いて求める。

【００８０】 ｘ₁ （ａ₁ ^* ，ｂ₁ ^* ）＝（１１，２３）， ｘ₂ （ａ₂ ^* ，ｂ₂ ^* ）＝（３９，−４５）， ｘ₃ （ａ₃ ^* ，ｂ₃ ^* ）＝（４２，−４０）とすると、 Ｄ₁ （ｘ₁ ）＝√（ａ₁ ^{* 2} ＋ｂ₁ ^{* 2} ）＝２５， Ｄ₁ （ｘ₂ ）＝６０， Ｄ₁ （ｘ₃ ）＝５８となる。そして、画素毎にこの値が
第１の規定値を超えているかどうかを判断し、有彩色か
無彩色かを判断する。例えば、ユークリッド距離が、３
０以下である場合には無彩色、３０よりも大きいときは
有彩色と、判断することに決めておくと、ｘ₁ は無彩
色、ｘ₂ ，ｘ₃ は無彩色ということになる。

【００８１】さらに、ａ^* −ｂ^* 平面において、画素間
のユークリッド距離を求める。最初に局所領域内の各画
素に対して順番に、その他の画素とのユークリッド距離
Ｄ₂を前記（２）式により求める。すると、 Ｄ₂ （ｘ₁ ，ｘ₂ ）＝√（（ａ₁ ^* −ａ₂ ^* ）² ＋（ｂ₁ ^* −ｂ₂ ^* ）² ） ＝７４， Ｄ₂ （ｘ₂ ，ｘ₃ ）＝６， Ｄ₂ （ｘ₁ ，ｘ₃ ）＝７０となる。そして、画素毎に、
このユークリッド距離Ｄ₂ が第２の規定値を超えている
かどうかを判断し、同類色か否かを判断する。

【００８２】例えば、ユークリッド距離が、１０以下で
ある場合には同類色、１０よりも大きいときは同類色で
は無いと、判断することに決めておくと、上記３画素の
最終的な検出結果としてはｘ₁ は無彩色、ｘ₂ とｘ₃ は
有彩色で同類色ということになる。

【００８３】次に、エッジ検出部７では、抽出された局
所画像毎に、エッジ情報についての特徴抽出を行う。こ
こでは、局所画像領域として８×８画素の領域の一部分
を例に挙げる。

【００８４】まず、局所領域における各画素のＬ^* の値
を呼出し、今度は各画素における各近傍画素との輝度差
を前記（３）式により求める。

【００８５】Ｌ^* （ｘ０，ｙ０），Ｌ^* （ｘ１，ｙ
０），‥‥，Ｌ^* （ｘ６，ｙ７），Ｌ^*（ｘ７，ｙ７）
が図７のようになっているときに、（３）式のＰ（ｘ，
ｙ）が、Ｌ^* （ｘ１，ｙ１）とすると、ｄＬ（１）＝ｄ
Ｌ（９）＝５９，ｄＬ（２）＝３５，ｄＬ（３）＝３
５，ｄＬ（４）＝４，ｄＬ（５）＝１３，ｄＬ（６）＝
５，ｄＬ（７）＝３１，ｄＬ（８）＝ｄＬ（０）＝３８
となる。

【００８６】そして、このｄＬ（１）〜ｄＬ（８）にお
いて、それぞれの値のうち、ある一定値以上のもの（例
えばｄＬ（ｎ））を抽出し、その前後の結果（ｄＬ（ｎ
−１）及びｄＬ（ｎ＋１））との比較を行う。

【００８７】例えば、一定値を２５以上とすると、ｄＬ
（１）が一定値を超えているので、ｄＬ（０）とｄＬ
（２）とが、ｄＬ（１）とどのくらい違うかを比較する
ことになる。ｄＬ（０）との差とｄＬ（２）との差が、
それぞれ一定の範囲内であれば、その方向にエッジが存
在することになる。この一定の範囲として、仮に±１５
としておく。このとき、ｄＬ（０）とｄＬ（１）との差
は２１、ｄＬ（２）とｄＬ（１）との差は２４となり、
ｄＬ（２）の方向にはエッジは無いと判断する。同様に
ｄＬ（２）が一定値を超えているので、ｄＬ（１）とｄ
Ｌ（３）との差を比較すると、ｄＬ（１）とｄＬ（２）
との差は２４、ｄＬ（２）とｄＬ（３）との差は０とな
り、ｄＬ（２）−ｄＬ（３）方向にエッジがあると判断
する。同様に、ｄＬ（７）−ｄＬ（８）方向にもエッジ
があると判断される。このように、画素毎に、エッジの
有無とエッジの方向を検出していく。

【００８８】次に、階調値選択部８では、色情報検出と
エッジ情報検出の２つの検出結果から局所領域における
各画素の新しい階調値を前記配列変数などに代入してお
いた新しい階調レベルから選択する。

【００８９】例えば、新しい階調値を選択する方法とし
て、注目画素を含む周辺画素が無彩色の場合、注目画素
の階調値が２つの階調レベル群に属さない時は、対応す
る階調値を選択し、注目画素の階調値が２つの階調レベ
ル群に属する時は、エッジの有無に応じて、エッジがあ
る場合には、よりエッジ部で階調差が出るように２つの
新しい階調レベルから階調差が大きくなる方の階調値を
選択し、エッジが無い場合には、２つの新しい階調レベ
ルから周辺の新しい階調レベルに近い方の階調値を選択
する。

【００９０】また、注目画素を含む周辺画素が有彩色の
場合には、注目画素の階調値が２つの階調レベル群に属
さない時は、対応する階調値を選択し、注目画素の階調
値が２つの階調レベル群に属する時は、エッジの有無に
応じて、エッジのある場合には、よりエッジ部で階調差
が出るように２つの新しい階調レベルから階調差が大き
くなる方の階調値を選択し、エッジの無い場合、注目画
素がその周辺画素と同類色であるか否かを調べる。そし
て、同類色で無い場合には、より階調差が出るように２
つの新しい階調レベルから階調差が大きくなる方の階調
値を選択し、同類色である場合には、２つの新しい階調
レベルから周辺の新しい階調レベルに近い方の階調値を
選択する。

【００９１】このようにして全画像分の局所領域につい
て同様の処理を繰り返し行い、全画素の処理が終了した
時点で出力用の画像となる。そして、最後にこの出力用
の画像データの先頭部分にヘッダ情報として新しい階調
レベルのインデックスデータが挿入される。

【００９２】最後に出力装置３において、前記画像デー
タのヘッダ部分であるインデックスデータを参照し、出
力装置３に適した出力フォーマットに変換し、出力媒体
に出力する。

【００９３】なお、本実施例においては、変換する色空
間としてＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間を用いたが、均等色空間で
あればＬ^* ａ^* ｂ^* 色空間以外でも良いことは言うまで
もない。エッジ検出についても、比較する画素は近傍８
画素に限定されるものではなく、８画素以下や８画素以
上であっても構わない。

【００９４】さらに、無彩色・有彩色の判定や同類色の
判定において例に挙げた数値以外でも構わないことは言
うまでもない。また、色空間の変換方法としては、テー
ブルデータによる変換ではなく、マトリクス演算による
変換でも良く、また、テーブル変換の際の補間値を求め
る方法として、本実施形態においては、色空間を立方体
に区切ったが、三角柱や三角錐などの他の形に区切った
ものでも構わない。

【００９５】以上のような階調数変換方法も用いた画像
処理方法により、色ずれや疑似階調などの問題が無く、
データ量を削減しつつ、画質劣化の少ない階調数変換が
可能となる。

【００９６】また、前記の画像処理方法を実行する画像
処理装置を用いることで、入力装置から入力された入力
画像に対して、色ずれや疑似階調などが無くデータ量を
削減しつつ画質劣化の少ない階調数変換を行い、出力装
置へ従来よりも高画質な画像を出力することができるよ
うになる。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００９８】(1) 複数の階調を有するカラー画像データ
を、このカラー画像データよりも少ない階調数かつ少な
いデータ量のカラー画像データに変換するために、画像
データに対して色変換処理を行い、変換された色空間上
での階調レベルのヒストグラムを求め、このヒストグラ
ム上の階調値の分布状態に応じて新しい階調レベルを決
定し、また、色変換処理を行った画像データを局所領域
に分割して、局所領域毎に色の分布状態及びエッジの有
無を検出した結果に基づいて、局所領域の画素毎に新し
い階調レベルの階調値を選択するので、上記の画像処理
方法を実行することで、色ずれや疑似階調などが無く画
質劣化の少ない画像を得ることができる。

【００９９】(2) 均等色空間を画像データの色変換処理
後の色空間としているので、均等色空間の中心点から各
周辺画素の位置関係を容易に求めることができる。

【０１００】(3) 画像全体の輝度情報からヒストグラム
を作成し、所定の新しい階調数と各階調値の頻度とに応
じて複数に分割された階調レベル群から、それぞれの代
表値を決定することによって新しい階調レベルを決定す
るため、各階調値の頻度に応じて新しい階調値を決定す
るので、画像の階調特性に応じた階調数の削減が実行で
きる。

【０１０１】(4) １つの階調レベルの範囲を、画像デー
タの全画素数を新しい階調レベルの階調数で割った値に
一定数を加えた値の画素数分とし、この画素数分をヒス
トグラム上の階調値の最大値または最小値からカウント
し、直前のカウントの最終位置から一定数以下の所定の
値を逆向きにカウントした位置から次のカウントを開始
して、順次カウントを行い、画素数分の階調値毎に分割
して、前記現在の階調レベルを複数の階調レベルに分割
することによって、頻度の高い階調値付近ほど細かく分
割され、逆に頻度の少ない階調値付近は広く分割される
ようになり、また、分割される部分において、隣り合う
階調同士で重なる部分ができるので、エッジの有無に応
じて階調値が選択できるようになり、各画像において階
調値の出現頻度、及び、画像の特徴に応じた階調数変換
が可能となり、画質劣化を抑えることができる。

【０１０２】(5) 各階調レベル群中の分布に応じた加重
平均値を、分割された階調レベル群におけるそれぞれの
代表値とすることによって、分割された階調レベル群に
おける一番平均的な値を代表値として決定することがで
きる。

【０１０３】(6) 各階調レベル群中の中心値を、分割さ
れた階調レベル群におけるそれぞれの代表値とするの
で、簡単な演算で代表値として決定することができる。

【０１０４】(7) 各階調レベル群中の最大頻度値を、分
割された階調レベル群におけるそれぞれの代表値とする
ことにより、一番頻度の高い値を代表値として選択する
だけで簡単に決定でき、なおかつ、分割された階調レベ
ル群の代表値として妥当な値とすることができる。

【０１０５】(8) 変換された新しい階調の画像データ
に、分割された階調レベル群におけるそれぞれの代表値
を付加することによって、本来の輝度と変換後の階調値
の輝度との関係を付加しておくことによって、コントラ
ストを変えることなく、各出力装置に適した色空間上に
再変換できる。

【０１０６】(9) 色の分布状態を検出するために、変換
された色空間の色度座標上における各画素の原点からの
距離によって有彩色または無彩色と判断し、座標上にお
ける各画素のお互いの位置関係から同類色か否かを判断
してグループ化するので、色度座標上における原点から
の距離とお互いの位置関係とから容易に有彩色、無彩色
及び同類色を判別することができる。

【０１０７】(10)各画素の変換された色空間の色度座標
上における原点からのユークリッド距離が第１の規定値
以下である場合は無彩色と判断し、各画素の原点からの
ユークリッド距離が第１の規定値よりも離れている場合
は有彩色と判断するため、簡単な方法で無彩色と有彩色
の区別を付けることができ、また、色の違いがさほど目
につかない程度に色をグループ化できる。

【０１０８】(11)各画素間の色度座標上における原点か
らのユークリッド距離が第２の規定値以下であると、各
画素を同類色と判断するので、簡単な方法で同類色と非
同類色の区別を付けることができる。

【０１０９】(12)エッジの有無は、局所領域の各画素と
近傍画素の輝度差の分布を調べることで検出するので、
局所領域の各画素と近傍画素との間に輝度差があり、そ
の輝度差が連続していれば、そこにはエッジが存在する
ことになるので、これによりエッジの有無を容易に判断
できる。

【０１１０】(13)注目画素を含む周辺画素が無彩色で注
目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属する場合
は、階調値として、この階調レベル群の階調値を選択す
るので、無彩色の場合には色ずれは関係ないので、単純
に階調値を選択することができる。

【０１１１】(14)注目画素を含む周辺画素が無彩色で注
目画素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合、エ
ッジが有ると２つの新しい階調レベルから階調差が大き
くなる方の階調値を選択し、エッジが無いと２つの新し
い階調レベルから周辺の新しい階調レベルに近い方の階
調値を選択するため、無彩色の場合には、色ずれは関係
ないので、２つの階調レベル群に属するときには、エッ
ジの有無だけによって、最適な階調値を選択することが
できる。

【０１１２】(15)注目画素を含む周辺画素が有彩色で注
目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属する場合
は、この階調レベル群の階調値を新しい階調値として選
択し、また、注目画素を含む周辺画素が有彩色で注目画
素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合は、エッ
ジの有無及び同類色の有無に応じて階調値を選択するの
で、有彩色の場合には、色ずれも関係するので、エッジ
の有無だけでなく、同類色であるかどうかも調べること
で、それぞれ最適な階調値を選択することができる。

【０１１３】(16)注目画素を含む周辺画素が有彩色で注
目画素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合は、
エッジが有ると２つの新しい階調レベルから階調差が大
きくなる方の階調値を選択し、エッジが無いと注目画素
がその周辺画素と同類色であるか否かを調べ、同類色で
無いと２つの新しい階調レベルから階調差が大きくなる
方の階調値を選択し、同類色であると２つの新しい階調
レベルから周辺の新しい階調レベルに近い方の階調値を
選択するので、有彩色の場合には、色ずれや色による疑
似階調も関係するので、エッジの有無と同類色の有無を
調べて疑似階調が発生しにくいような階調値を選択する
ことができる。

【０１１４】(17)画像処理装置は、色変換処理部と、階
調レベル決定部と、色情報検出部と、エッジ検出部と、
階調値選択部とを備え、入力装置から入力された画像デ
ータに対して、色変換処理部で色変換処理を行い、階調
レベル決定部で色変換処理部において変換された色空間
上で階調レベルのヒストグラムを求めて、ヒストグラム
上の階調値の分布状態に従って新しい階調レベルを決定
し、色情報検出部で画像データを局所領域に分割して、
局所領域毎に色の分布状態を検出し、エッジ検出部で画
像データを局所領域に分割して、局所領域毎にエッジの
有無を検出し、階調値選択部で色情報検出部とエッジ検
出部との検出結果に基づいて階調レベル決定部の決定し
た新しい階調レベルから階調値を選択して、出力装置へ
出力するため、画像全体のヒストグラムの分布状態から
階調レベルの決定を行い、また、局所領域の色の分布状
態、及びエッジの有無を検出し、それぞれの結果から前
記階調レベルより最適な階調値を決定することにより、
色ずれや疑似階調などが無く、画質劣化の少ない階調数
変換を行う画像処理装置が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における画像処理装置の構成を表すブロ
ック図である。

【図２】本発明における階調数変換方法の一実施形態を
示す流れ図である。

【図３】全画素のヒストグラムを求める方法を表す図で
ある。

【図４】新しい階調レベルを求める方法を表す図であ
る。

【図５】無彩色領域を抽出する方法を表す図である。

【図６】有彩色領域の同類色を抽出する方法を表す図で
ある。

【図７】エッジを抽出する方法を表す図である。

【図８】新しい輝度レベルへの変換結果を表す図であ
る。

【図９】ＲＧＢ、ＬＡＢのテーブルデータを表す図であ
る。

【図１０】選択されたテーブルデータと変換対象データ
の関係を表す図である。

【符号の説明】

１−入力装置 ２−画像処理装置 ３−出力装置 ４−色変換処理部 ５−階調レベル決定部 ６−色情報検出部 ７−エッジ検出部 ８−階調値選択部 ９−変換対象データを囲むテーブルデータ １０−変換対象データ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 CE17 DA17 DB02 DB06 DB09 DC16 DC19 5C077 MP01 MP08 NN02 PP36 PP37 PP39 PP47 PQ08 PQ12 PQ17 PQ18 PQ19 PQ23 RR06 5C079 LA01 LA02 LA03 LA10 LA11 LA12 LA24 LA31 LB11 NA02 5L096 AA02 AA06 FA06 FA15 FA37 FA66 GA28 GA41 GA43 MA07

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の階調を有するカラー画像データ
   を、該カラー画像データよりも少ない階調数かつ少ない
   データ量のカラー画像データに変換する画像処理方法で
   あって、 画像データに対して色変換処理を行い、変換された色空
   間上での階調レベルのヒストグラムを求め、該ヒストグ
   ラム上の階調値の分布状態に応じて新しい階調レベルを
   決定するとともに、色変換処理した画像データを局所領
   域に分割し、局所領域毎に色の分布状態及びエッジの有
   無を検出し、その検出結果に基づいて局所領域の画素毎
   に該新しい階調レベルの階調値を選択することを特徴と
   する画像処理方法。
2. 【請求項２】 画像データの色変換処理後の色空間とし
   て、均等色空間を用いることを特徴とする請求項１に記
   載の画像処理方法。
3. 【請求項３】 画像全体の輝度情報からヒストグラムを
   作成し、所定の新しい階調数と各階調値の頻度とに応じ
   て現在の階調レベルを複数に分割し、分割された階調レ
   ベル群からそれぞれの代表値を決めて、前記新しい階調
   レベルを決定することを特徴とする請求項１に記載の画
   像処理方法。
4. 【請求項４】 画像データの全画素数を新しい階調レベ
   ルの階調数で割った値に一定数を加えた値の画素数分を
   １つの階調レベルの範囲として、ヒストグラム上の階調
   値の最大値または最小値から該画素数分をカウントして
   分割するとともに、直前のカウントの最終位置から該一
   定数以下の所定値を逆向きにカウントした位置から次の
   カウントを開始して、順次カウントを行い、該画素数分
   の階調値毎に分割して、前記現在の階調レベルを複数に
   分割することを特徴とする請求項３に記載の画像処理方
   法。
5. 【請求項５】 前記代表値は、各階調レベル群中の分布
   に応じた加重平均値であることを特徴とする請求項３に
   記載の画像処理方法。
6. 【請求項６】 前記代表値は、各階調レベル群中の中心
   値であることを特徴とする請求項３に記載の画像処理方
   法。
7. 【請求項７】 前記代表値は、各階調レベル群中の最大
   頻度値であることを特徴とする請求項３に記載の画像処
   理方法。
8. 【請求項８】 前記代表値は、変換された新しい階調の
   画像データに付加されることを特徴とする請求項５乃至
   ７のいずれかに記載の画像処理方法。
9. 【請求項９】 変換された色空間の色度座標値を用い、
   各画素の座標上における原点からの距離から有彩色また
   は無彩色と判断し、各画素の座標上におけるお互いの位
   置関係から同類色か否かを判断してグループ化すること
   で、前記色の分布状態を検出することを特徴とする請求
   項１に記載の画像処理方法。
10. 【請求項１０】 各画素において、色度座標上における
    原点からのユークリッド距離が第１の規定値以下である
    場合は無彩色と判断し、原点からのユークリッド距離が
    該第１の規定値よりも離れている場合は有彩色と判断す
    ることを特徴とする請求項９に記載の画像処理方法。
11. 【請求項１１】 各画素間の色度座標上における原点か
    らのユークリッド距離が第２の規定値以下である場合は
    同類色と判断することを特徴とする請求項９に記載の画
    像処理方法。
12. 【請求項１２】 局所領域の各画素と近傍画素の輝度と
    の差を求め、その差の分布を調べることにより、前記エ
    ッジの有無を検出することを特徴とする請求項１に記載
    の画像処理方法。
13. 【請求項１３】 注目画素を含む周辺画素が無彩色かつ
    注目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属する場
    合、該階調レベル群の階調値を選択することを特徴とす
    る請求項１に記載の画像処理方法。
14. 【請求項１４】 注目画素を含む周辺画素が無彩色かつ
    注目画素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合、
    エッジが有る時は２つの新しい階調レベルから階調差が
    大きくなる方の階調値を選択し、エッジが無い時は２つ
    の新しい階調レベルから周辺の新しい階調レベルに近い
    方の階調値を選択することを特徴とする請求項１に記載
    の画像処理方法。
15. 【請求項１５】 注目画素を含む周辺画素が有彩色かつ
    注目画素の階調値が１つの階調レベル群にのみ属する場
    合、該階調レベル群の階調値を新しい階調値として選択
    し、注目画素を含む周辺画素が有彩色かつ注目画素の階
    調値が２つの階調レベル群に属する場合、エッジの有無
    及び同類色の有無に応じて階調値を選択することを特徴
    とする請求項１に記載の画像処理方法。
16. 【請求項１６】 注目画素を含む周辺画素が有彩色かつ
    注目画素の階調値が２つの階調レベル群に属する場合、
    エッジが有る時には２つの新しい階調レベルから階調差
    が大きくなる方の階調値を選択し、エッジが無い時には
    注目画素がその周辺画素と同類色であるか否かを調べ、
    同類色でない場合には２つの新しい階調レベルから階調
    差が大きくなる方の階調値を選択し、同類色である場合
    には２つの新しい階調レベルから周辺の新しい階調レベ
    ルに近い方の階調値を選択することを特徴とする請求項
    １に記載の画像処理方法。
17. 【請求項１７】 入力装置から入力された複数階調のカ
    ラー画像データを該カラー画像データよりも少ない階調
    数かつ少ないデータ量のカラー画像データに変換し、出
    力装置に出力する画像処理装置において、 該入力装置から入力された画像データに対して、色変換
    処理を行う色変換処理部と、該色変換処理部で変換され
    た色空間上で階調レベルのヒストグラムを求め、ヒスト
    グラム上の階調値の分布状態に従って新しい階調レベル
    を決定する階調レベル決定部と、画像データを局所領域
    に分割し、局所領域毎に色の分布状態を検出する色情報
    検出部と、画像データを局所領域に分割し、局所領域毎
    にエッジの有無を検出するエッジ検出部と、該色情報検
    出部と該エッジ検出部との検出結果に基づいて該階調レ
    ベル決定部の決定した新しい階調レベルから階調値を選
    択して該出力装置へ出力する階調値選択部とを備えたこ
    とを特徴とする画像処理装置。