CN101365039A - 图像处理装置、摄像装置和图像处理记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像处理装置、摄像装置和图像处理记录介质，包括：输入部，输入原图像；第1灰度变换部，依赖于原图像的各像素值而对原图像进行灰度变换；第2灰度变换部，根据从原图像的各像素规定范围的像素值，对原图像进行灰度变换；选择部，从预定的多个灰度变换模式中选择某个灰度变换模式；决定部，根据由选择部选择的所述灰度变换模式，决定用于第2灰度变换部的灰度变换的第2灰度变换参数，并且，根据由选择部选择的灰度变换模式，决定用于第1灰度变换部的灰度变换的第1灰度变换参数、和可调整曝光量的曝光量调整单元的曝光量的至少一个。因此，可以在维持图像整体的亮度的同时进行图像的暗部灰度的校正，并且可实现最佳的灰度变换。

Description

图像处理装置、摄像装置和图像处理记录介质
技术领域
本发明涉及图像处理装置、具有图像处理装置的摄像装置和图像处理记录介质。
背景技术
以往，已知有因摄影亮度差大的被摄体、图像数据的暗部灰度发暗而破坏的现象。因此，在专利文献1的发明中，进行提高暗部灰度增益的灰度变换，从而改善暗部灰度的发黑破坏(例如，日本专利2663189号)。
但是，在上述专利文献1的发明中，伴随上述的提高暗部灰度增益的灰度变换，图像整体上的印象也变亮。结果，有在进行了提高暗部灰度增益的灰度变换后的图像与没有进行的图像之间、亮度印象不同而用户感到不自然的问题。
发明内容
本发明的目的是维持图像整体的亮度的同时进行图像暗部的灰度校正，并且实现最佳的灰度变换。
为了实现上述目的，本发明的图像处理装置包括：输入部，输入原图像；第1灰度变换部，依赖于所述原图像的各像素值而对所述原图像进行灰度变换；第2灰度变换部，根据从所述原图像的各像素规定范围的像素值，对所述原图像进行灰度变换；选择部，从预定的多个灰度变换模式中选择某个灰度变换模式；决定部，根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定用于基于所述第2灰度变换部的灰度变换的第2灰度变换参数，并且，根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定第1灰度变换参数和曝光量的至少一个，所述第1灰度变换参数用于所述第1灰度变换部的灰度变换，所述曝光量是可调整曝光量的曝光量调整单元的曝光量。
另外，所述决定部可以根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第2灰度变换参数与所述第1灰度变换参数。
此外，所述决定部可以根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第2灰度变换参数、所述第1灰度变换参数和所述曝光量。
再有，所述选择部可以根据所述原图像的被摄体图像，从所述多个灰度变换模式中选择某个灰度变换模式。
再有，所述第2灰度变换部可以使用增益曲线来进行灰度变换；所述决定部决定所述增益曲线来作为第2灰度变换参数。
再有，可以是，所述第1灰度变换部依赖于由所述输入部输入的所述原图像或基于所述原图像的由多个颜色成分构成的图像的各像素值，对所述原图像或基于所述原图像的由多个颜色成分构成的图像进行灰度变换而生成第2图像；所述第2灰度变换部根据从所述第2图像或将所述第2图像线性变换后的图像的各像素规定范围的像素值，对所述第2图像或将所述第2图像线性变换后的图像进行灰度变换而生成第3图像。
再有，可以是，所述第2灰度变换部依赖于从所述输入部输入的所述原图像或将所述原图像线性变换后的图像的各像素值，对所述原图像或将所述原图像线性变换后的图像进行灰度变换而生成第2图像；所述第1灰度变换部根据从所述第2图像或基于所述第2图像的由多个颜色成分构成的图像的各像素规定范围的像素值，对所述第2图像或基于所述第2图像的由多个颜色成分构成的图像进行灰度变换而生成第3图像。
本发明的摄像装置，包括上述的任一个图像处理装置和可调整曝光亮的曝光亮调整部，所述决定部根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第2灰度变换参数和所述第1灰度变换参数。
本发明的另一摄像装置，包括上述的任一个图像处理装置，所述决定部根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第二灰度变换参数和所述第1灰度变换参数，所述第1灰度变换部使用由所述决定部决定出的所述第1灰度变换参数来进行灰度变换，所述第2灰度变换部使用由所述决定部决定出的所述第2灰度变换参数来进行灰度变换。
另外，将与上述发明有关的结构变换为实现对处理对象图像的图像处理用的图像处理记录介质来加以表现的情形也作为本发明的具体方式有效。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电子照相机1的结构的图。
图2是说明增益k(x)，k2(x)，k3(x)的特性的图。
图3是表示第1实施方式的照相机控制部12的动作的流程图。
图4是表示第2实施方式的照相机控制部12的动作的流程图。
图5是表示第3实施方式的计算机100的结构的图。
图6是表示第3实施方式的计算机控制部112的动作的流程图。
图7是表示第4实施方式的计算机200的结构的图。
图8是表示第4实施方式的计算机控制部212的动作的流程图。
具体实施例
(第1实施方式)
以下，使用附图来说明本发明的第1实施方式。第1实施方式中，作为本发明的摄像装置的一例，使用电子照相机来进行说明。
图1是表示本实施方式的电子照相机1的结构的图。如图1所示，电子照相机1包括摄影透镜2、光圈3、摄像元件4和显示部5的各部。此外，电子照相机1包括控制光圈3的光圈控制部6、驱动控制摄像元件4的摄像元件驱动控制部7、驱动显示部5的显示驱动部8、曝光控制部9、图像处理部10、图像存储器11的各部，并且包括控制电子照相机1内的各部的照相机控制部12。相机控制部12在内部具有未图示的存储器，预先记录用于控制各部的程序。此外，电子照相机1包括未图示的释放按钮、选择按钮等操作部件，照相机控制部12检测对该操作部件的用户操作。
图1中，摄像元件4的输出与图像存储器11相连接，图像存储器11的输出与显示驱动部8和图像处理部10相连接。此外，从曝光控制部9向光圈控制部6和摄像元件驱动控制部7提供表示后述的摄影条件的信息。
图1中所说明的结构的电子照相机1具有通过抽取扫描来读取摄影画面并进行显示的实时显示模式(live view mode)和读出摄影画面整体的静止图像摄影模式。
在实时显示模式中，照相机控制部12控制摄像元件驱动控制部7，并根据用户摄影者的摄影开始指示，开始来自摄像元件4的所谓抽取读取。照相机控制部12将从摄像元件4抽取读取的输出保存在图像存储器11中，同时控制显示驱动部8来进行向显示部5的图像显示。
照相机控制部12控制曝光控制部9，并使用抽取读取的输出图像来进行曝光控制。曝光控制部9将画面分为例如竖向5分割、横向5分割总共25个块，而求出每个块的平均光量，并使用该25个输出的平均值、最大值、最小值等来决定合适曝光量。并且，曝光控制部9根据所决定的合适曝光量，决定光圈值和曝光时间。由于这种基于多测光的曝光决定的具体方法与公知技术相同，所以省略说明。用于曝光量决定的块分割数并不限于上述例。另外，在电子照相机1对于曝光控制具有光圈优先模式、快门速度优先模式、以及程序模式等模式的情况下，曝光控制部9根据所设定的模式来决定上述合适曝光量。
并且，曝光控制部9将所决定的光圈值作为表示摄影条件的信息来提供给光圈控制部6，同时将所决定的曝光时间作为表示摄影条件的信息提供给摄像元件驱动控制部7。光圈控制部6根据从曝光控制部9提供的光圈值，控制静止图像摄影时的光圈3的光圈状态。并且，摄像元件驱动控制部7根据从曝光控制部9提供的曝光时间，控制静止图像摄影时的摄像元件4的曝光时间。另外，在摄像元件4具有电子快门功能的情况下，上述的曝光时间的控制使用该电子快门功能来进行。在不具有电子快门功能的情况下或严格讨厌曝光时间之外的光混入的情况下，也可在摄像元件4的摄影透镜2侧设置机械快门部件，从而通过该机械快门部来进行上述曝光时间的控制。
在图1的例子中，表示了使用摄像元件4的实时显示模式时的图像来进行曝光控制的例子，但是在如单反系统那样另外具有曝光用的传感器的情况下，也可通过该曝光用传感器来决定合适曝光量，并决定光圈值和曝光时间。
图像存储器11中在实时显示模式的动作期间记录抽取图像，该抽取图像如上所述，用于向显示部5的显示和光圈值和曝光时间的决定。并且，若执行静止图像摄影模式，则将所有像素的数据记录在图像存储器11中。
接着，说明图像处理部10的细节。从摄像元件4输出的图像信号经未图示的A/D转换部等后，输入到图像处理部10。如图1所示，图像处理部10包括第1灰度变换部13和第2灰度变换部14。除此之外，图像处理部10还包括未图示的白平衡调整部、彩色校正部、轮廓强调处理部等。这些各部的细节与公知技术相同，所以省略说明。
第1灰度变换部13对所输入的图像进行使用了伽马曲线的灰度变换。在输入图像是RGB三色图像的情况下，对3个成分进行y＝f(x)的伽马变换。即，伽马变换后的图像R’G’B’由下式来表示。
R’＝f(R)…(式1)
G’＝f(G)…(式2)
B’＝f(B)…(式3)
根据基于第1灰度变换部13的灰度变换，可以改变图像整体的对比度和亮度。但是，另一方面，在例如逆光人物的构图中若使人物明亮，则背景也变亮，对比度也降低。因此，为了在抑制逆光下背景的变化的同时使逆光中昏暗的人物脸部明亮，仅对图像整体进行均衡化处理是不充分的，需要进行依赖于图像每个位置的局部特性的变换。
第2灰度变换部14对所输入的图像进行依赖于这种局部特性的灰度变换。本申请人在特开2006—114005中，提出了进行依赖于图像每个位置的局部特性的灰度变换的灰度变换装置(方法)。其特征在于可适当调节图像局部的灰度一方。即，通过上述第1灰度变换部13，使用任意的灰度变换特性在大局上调整图像整体的明暗平衡，同时可以通过第2灰度变换部14进一步调整细节的灰度一方。
将RGB三色图像、或将由下式从RGB图像转换成的亮度Y、色差Cr和Cb构成的图像作为输入图像。
Y＝c1·R+c2·G+c3·B…(式4)
Cr＝R-Y…(式5)
Cb＝B-Y…(式6)
在式4中，c1到c3是系数。接着，由下式来算出与像素有关的值V。
V[i，j]＝Y[i，j]+b2·|Cr[i，j]|+b3·|Cb[i，j]|…(式7)
在式7中，[i，j]表示像素的位置，b2和b3是系数。式7是最简单的情况，但是也可代替它而使用下式。
V[i，j]＝Y[i，j]+b2·Cr[i，j]+b3·Cb[i，j]…(式8)
在式8中，系数b2和b3可以依赖于Cr[i，j]和Cb[i，j]而决定。
接着，对V[i，j]进行低通处理，并生成V的模糊图像VL[i，j]。并且，使用上述各式，由下式来算出与各像素有关的值x。
x[i，j]＝a1·Y[i，j]+a2·|Cr[i，j]|+a3·|Cb[i，j]|+a4·VL[i，j]…(式9)
在式9中，a1到a4是系数。此外，在式9中，也可由a2·Cr[i，j]+a3·Cb[i，j]来代替a2·|Cr[i，j]|+a3·|Cb[i，j]|的部分，并依赖于Cr[i，j]和Cb[i，j]来决定系数a2和a3。此外，在式9中，a4≠0、且a2、a3、b2、b3的至少一个≠0。
通过如上这样进行低通处理，位置[i，j]的关注像素的值V[i，j]被替换为受关注像素附近区域位置的值的影响的值VL[i，j]，所以关注像素附近区域的影响反映于处理中。
第2灰度变换部14具有对输入图像的像素值x提供增益k(x)的LUT(Look Up Table：查找表)，并使用该LUT，通过下式来乘以增益k(x)而进行灰度变换。在输入图像是RGB三色图像的情况下，用下式来表示灰度变换后的图像R’G’B’。
R’＝R·k(x)…(式10)
G’＝G·k(x)…(式11)
B’＝B·k(x)…(式12)
在输入图像是YCrCb图像的情况下，用下式来表示灰度变换后的图像Y’Cr’Cb’。
Y’＝Y·k(x)…(式13)
Cr’＝Cr·k(x)…(式14)
Cb’＝Cb·k(x)…(式15)
最后，第2灰度变换部14与之后的处理流程相配合，仅在必要情况下，进行从Y’Cr’Cb’向R’G’B’的变换。
另外，也可将对色差Cr和Cb乘的增益和对亮度Y乘的增益改变，而将式14和式15分别改变为下式。
Cr’＝Cr·k2(x)…(式16)
Cb’＝Cb·k3(x)…(式17)
另外，式13到式17中，作为LUT提供的增益k(x)，k2(x)，k3(x)(并且，k2(x)≈k3(x))具有例如图2所示的特性。该特性通过实验性的尝试法来决定。
在以上说明的第2灰度变换部14的灰度变换中，为变更处理，有下面三种方法。
(1)对于控制亮度和增益的增益k(x)，准备多个增益(例如、k＝kla(x)和k＝klb(x))，并通过区分使用这些来变更处理。另外，该方法包括通过加权合成乘以增益(x)前后的图像、而等效得到与区分使用多个增益的情况有相同效果的情况。
(2)上述式9中，通过改变控制局部对比度的强度的系数a4和a1的值的比来改变处理。例如，若a4＝α、a1＝(1-α)，则式9用下式来表示。
x[i，j]＝α·Y[i，j]+a2·|Cr[i，j]|+a3·|Cb[i，j]|+(1-α)·VL[i，j]…(式18)
并且，在式18中，可以通过改变α的值，来改变灰度变换中局部特性的作用。另外，为了改变灰度变换中局部特性的作用，也可改变上述的生成V的模糊图像VL[i，j]步骤中的低通处理的内容。
(3)如上述式16和式17中所说明的，若通过将对色差Cr和Cb乘的增益k2(x)和k3(x)变更为对亮度Y乘的增益k(x)来变更处理，则可控制颜色的鲜艳度。进一步，通过分别准备多个对色差Cr和Cb乘的增益、并区分使用这些增益，而可改变饱和度。
根据第2灰度变换部14的灰度变换，可以进行与基于从图像的各像素的规定范围的像素值的VL(V的像素[i，j]附近平均量)相关联的变换、即依赖于图像每个位置的局部特性的变换。通过改变作为参数的α的值，可以控制依赖于局部特性的程度，而控制图像质量。例如，在逆光人物构图中，可以进行仅使因逆光而照得暗的人物部分明亮的处理，而不用大大改变照得亮的背景。此外，通过调整作为参数的α值，可以调整图像质量的好坏。进一步，通过改变增益k(x)的大小，可以调整灰度变换中灰度压缩的程度和灰度变换后的图像的亮度。
对于以上说明的图像处理部10，电子照相机1包括多个灰度压缩模式。灰度压缩模式可为ON/OFF，同时在灰度压缩模式ON时，可以选择“弱”、“中”、“强”3个阶段。这些模式选择通过经未图示的操作部的用户操作来进行。另外，也可设置灰度压缩模式的选择专用的操作部件，也可以为通过在显示部5上显示的菜单和现有的操作部件的组合来进行灰度压缩模式的选择的结构。
对于灰度压缩模式ON时的照相机控制部12的动作，使用图3的流程图来进行说明。在第1实施方式中，如下面的表1所示，决定合适曝光量、第1灰度变换部13中使用的伽马曲线和第2灰度变换部14中使用的参数。
【表1】
 
灰度压缩模式 曝光 第1灰度变换部 第2灰度变换部
弱 通常多测光的输出值 第1伽马曲线 第1参数组
中 作为比通常多测光的输出值低ΔEV1的曝光的输出值 第1伽马曲线 第2参数组
强 作为比通常多测光的输出值低ΔEV2的曝光的输出值 第1伽马曲线 第3参数组
在步骤S1中，照相机控制部12识别所选择出的灰度压缩模式。
在步骤S2中，照相机控制部12通过控制曝光控制部9，根据步骤S1中识别出的灰度压缩模式，来决定合适曝光量。合适曝光量如表1所示，随着灰度压缩模式为“弱”→“中”→“强”，变为曝光不足(under exposure)。曝光控制部9根据所决定的合适曝光量来决定光圈值和曝光时间，并将光圈值供给光圈控制部6，同时将曝光时间供给摄像元件驱动控制部7。
在步骤S3中，照相机控制部12根据经未图示的操作部的用户的摄影指示，控制光圈控制部6和摄像元件驱动控制部7，从而摄影被摄体图像。这时，光圈控制部6和摄像元件驱动控制部7根据从曝光控制部9供给的光圈值和曝光时间来进行控制。
在步骤S4中，照相机控制部12将在步骤S3中通过摄影生成的图像作为第1图像而输入到图像处理部10中。
在步骤S5中，照相机控制部12通过控制第1灰度变换部13来灰度变换第1图像的各要素，从而生成第2图像。第1灰度变换部13对第1图像进行使用了第1伽马曲线的灰度变换。第1伽马曲线与公知技术相同，是由照相机控制部12决定的伽马曲线，是与步骤S1中识别出的灰度压缩模式无关的伽马曲线。另外，在第1图像是YCrCb图像的情况下，照相机控制部12在转换为合适的RGB图像后，进行灰度变换。
在步骤S6中，照相机控制部12根据步骤S1中识别出的灰度压缩模式来决定第2灰度变换部14中使用的参数。如表1所示，照相机控制部12在灰度压缩模式是“弱”的情况下，选择第1参数组并决定为第2灰度变换部14中使用的参数，在灰度压缩模式是“中”的情况下，选择第2参数组并决定为第2灰度变换部14中使用的参数，在灰度压缩模式是“强”的情况下，选择第3参数组并决定为第2灰度变换部14中使用的参数。从第1参数组到第3参数组分别是内容不同的参数组。并且，照相机控制部12将所决定的参数供给第2灰度变换部14。
在步骤S7中，照相机控制部12通过控制第2灰度变换部14，对第2图像的各要素而生成第3图像。这时，第2灰度变换部14使用在步骤S6中从照相机控制部12供给的参数来进行灰度变换。
如以上所说明的，根据第1实施方式，根据灰度压缩模式，基于从原图像的各像素规定范围的像素值来决定对原图像进行灰度变换的第2灰度变换部所使用的参数、与依赖于原图像的各像素值来对原图像进行灰度变换的第1灰度变换部所使用的参数(伽马曲线)。因此，通过第2灰度变换部，能够在维持图像整体的亮度的同时进行图像的暗部灰度的校正，并且适当地决定用于实现最佳灰度变换的参数。此外，通过使用所决定的参数来进行灰度变换，可以通过第2灰度变换部、在维持图像整体的亮度的同时进行图像的暗部灰度的校正，并且可以实现最佳的灰度变换。
根据第2灰度变换部的灰度变换，可以进行在逆光的人物中使人物明亮并进行表现等的特征处理，还可将该处理作为压缩动态范围的功能来考虑。此外，通过适当改变第2灰度变换部的灰度变换内容，可以对应于每个人的各种各样的图像质量的喜好来进行描绘和图像表现。如上所述，根据灰度压缩模式来决定第2灰度变换部中使用的参数和第1灰度变换部中使用的参数，由此能够充分产生第2灰度变换部的灰度变换的特性。
此外，第2灰度变换部的灰度变换很受组合而执行的第1灰度变换部的灰度变换的特性的影响。因此，通过关联控制第1灰度变换部的灰度变换与第2灰度变换部的灰度变换，可以以最佳组合来进行处理，并可控制图像质量。
此外，根据第1实施方式，在灰度压缩模式是“强”的情况下，与灰度压缩模式为“弱”的情况相比，曝光为曝光不足。因此，例如，可以进行在通常的摄影中一部分产生跳白的摄影状况下防止由饱和产生的跳白、并且对于摄影得较暗的部分通过第2灰度变换部维持亮度而不使对比度降低的图像处理。
另外，在第1实施方式中，可以在灰度压缩模式是“弱”的情况和“中”的情况下使灰度变换部14所使用的参数相同。同样，也可以在灰度压缩模式是“中”的情况和“强”的情况下使第2灰度变换部14所使用的参数相同。
(第2实施方式)
下面，使用附图来说明本发明的第2实施方式。在第2实施方式中，仅说明与第1实施方式不同的部分。第2实施方式的电子照相机具有与第1实施方式中说明的电子照相机1相同的结构。下面，使用与第1实施方式同样的附图标记来进行说明。
使用图4的流程图来说明第2实施方式中的灰度压缩模式ON时的照相机控制部12的动作。在第2实施方式中，如以下的表2所示，决定合适曝光量、第1灰度变换部13中使用的伽马曲线和第2灰度变换部14中使用的参数。
【表2】
 
灰度压缩模式 曝光 第1灰度变换部 第2灰度变换部
弱 通常多测光的输出值 第1伽马曲线 第1参数组
中 作为比通常多测光的输出值低ΔEV1的曝光的输出值 第2伽马曲线 第2参数组
 
强 作为比通常多测光的输出值低ΔEV2的曝光的输出值 第3伽马曲线 第3参数组
在步骤S11中，照相机控制部12识别所选择的灰度压缩模式。
在步骤S12中，照相机控制部12通过控制曝光控制部9，根据步骤S1中识别出的灰度压缩模式来决定合适曝光量。合适曝光量的决定与第1实施方式同样(与图3步骤S2同样)地进行。曝光控制部9根据所决定的合适曝光量来决定光圈值和曝光时间，并将光圈值供给光圈控制部6，同时，将曝光时间供给摄像元件驱动控制部7。
在步骤S13中，照相机控制部12根据经未图示的操作部的用户的摄影指示，来控制光圈控制部6和摄像元件驱动控制部7，从而摄影被摄体图像。这时，光圈控制部6和摄像元件驱动控制部7根据从曝光控制部9供给的光圈值和曝光时间来进行控制。
在步骤S14中，照相机控制部12将通过步骤S13中的摄影生成的图像作为第1图像输入到图像处理部中。
在步骤S15中，照相机控制部12根据步骤S11中识别出的灰度压缩模式来决定第1灰度变换部13中使用的伽马曲线。如表2所示，照相机控制部12在灰度压缩模式是“弱”的情况下，选择第1伽马曲线并决定为第1灰度变换部13中使用的伽马曲线，在灰度压缩模式是“中”的情况下，选择第2伽马曲线并决定为第1灰度变换部13中使用的伽马曲线，在灰度压缩模式是“强”的情况下，选择第3伽马曲线并决定为第1灰度变换部13中使用的伽马曲线。从第1伽马曲线到第3伽马曲线分别是特性不同的伽马曲线。并且，照相机控制部12将所决定的伽马曲线供给第1灰度变换部13。
在步骤S16中，照相机控制部12通过控制第1灰度变换部13，对第1图像的各要素进行灰度变换而生成第2图像。这时，第1灰度变换部13使用步骤S15中从照相机控制部12供给的伽马曲线来进行灰度变换。另外，在第1图像是YCrCb图像的情况下，照相机控制部12在转换为合适的RGB图像后进行灰度变换。
步骤S17中，照相机控制部12根据步骤S11中识别出的灰度压缩模式，决定第2灰度变换部14中使用的参数。第2灰度变换部14中使用的参数的决定与第1实施方式同样(与图3步骤S6同样)地进行。并且，照相机控制部12将所决定的参数供给第2灰度变换部14。
在步骤S18中，照相机控制部12通过控制第2灰度变换部14，对第2图像的各要素进行灰度变换而生成第3图像。这时，第2灰度变换部14使用步骤S17中从照相机控制部12供给的参数来进行灰度变换。
如以上说明的，根据第2实施方式，根据灰度压缩模式，决定在第2灰度变换部中使用的参数与在第1灰度变换部中使用的参数(伽马曲线)和曝光量。第2灰度变换部的灰度变换还很受摄像时的曝光条件的影响。因此，通过关联控制第1灰度变换部的灰度变换与第2灰度变换部的灰度变换和曝光条件，可以以最佳组合进行处理，并可控制图像质量。
另外，在第2实施方式中，可以在灰度压缩模式是“弱”的情况和“中”的情况下使第1灰度变换部13中使用的伽马曲线相同。同样，也可在灰度压缩模式是“中”的情况和“强”的情况下使第1灰度变换部13中使用的伽马曲线相同。
并且，在第2实施方式中，可以在灰度压缩模式是“弱”的情况与“中”的情况下使灰度变换部14中使用的参数相同。同样，还可以在灰度压缩模式是“中”的情况和“强”的情况下使第2灰度变换部14中使用的参数相同。
另外，在第1实施方式和第2实施方式中，表示了在通过决定第1灰度变换部13中使用的伽马曲线来进行第1灰度变换部13的灰度变换的同时，通过决定第2灰度变换部14中使用的参数来进行第2灰度变换部14的灰度变换的例子，但是也可构成为使所决定的伽马曲线和参数与输入图像相关联而进行记录。并且，实际的灰度变换(相当于第1灰度变换部13和第2灰度变换部14的灰度变换)可以在电子照相机1内进行，也可构成为在计算机等的外部设备中进行。
此外，第1实施方式和第2实施方式中，说明了在电子照相机1中实现本发明的技术的例子。但是，本发明并不限于此。例如，在小型电子照相机或进行运动图像摄影的电影摄相机等中也可同样适用本发明。
(第3实施方式)
以下，使用附图来说明本发明的第3实施方式。在第3实施方式中，使用由计算机构成的图像处理装置来进行说明。
图5是表示本实施方式的计算机100的结构的图。计算机100如图5所示，计算机100包括取得部101、图像处理部110和计算机控制部112。除此之外，计算机100还具有暂时记录由取得部101取得的图像数据等的存储器、记录部、电源按钮、包括鼠标、键盘等的操作部、以及显示部等。
取得部101经有线、无线、记录媒体用的驱动器等，从电子照相机等的外部设备和记录媒体取得图像。此外，计算机控制部112综合控制各部，并且预先记录用于执行各处理的程序10。图像处理部110包括第1灰度变换部113和第2灰度变换部114。第1灰度变换部113和第2灰度变换部114的细节与第1实施方式和第2实施方式中说明的第1灰度变换部13和第2灰度变换部14相同。在本实施方式中，第2灰度变换部114对由第1灰度变换部113进行了灰度变换后的图像进行灰度变换。
另外，在本实施方式中作为灰度变换对象的图像具有表示第1实施方式和第2实施方式中说明的灰度压缩模式(“弱”、“中”、“强”三个阶段)的种类的信息来作为其附加信息。此外，在本实施方式中作为灰度变换的对象的图像除RGB图像之外，若可转换为RGB图像，则如YCbCr图像等任何图像都可以。RGB图像是具有R，G，B三方面的线性RGB图像，也可以是实施了何种处理后的RGB图像。
下面，使用图6的流程图来说明对具有表示灰度压缩模式种类的信息的图像进行灰度变换时的计算机控制部112的动作。在第3实施方式中，如下面的表3所示，决定第1灰度变换部113中使用的伽马曲线和第2灰度变换部114中使用的参数。
【表3】
Figure A200810146141D00171
在步骤S21中，计算机控制部112从取得部101、未图示的记录部或图像存储器取得处理对象图像，并作为第1图像输入到图像处理部110。
在步骤S22中，计算机控制部112根据步骤S21中取得的图像的附加信息，识别灰度压缩模式。
在步骤S23中，计算机控制部112根据步骤S22中识别出的灰度压缩模式来决定第1灰度变换部113中使用的伽马曲线。第1灰度变换部113中使用的伽马曲线的决定与第2实施方式同样(与图4步骤S15同样)地进行。并且，计算机控制部112将所决定的伽马曲线供给第1灰度变换部113。
在步骤S24中，计算机控制部112通过控制第1灰度变换部113，对第1图像的各要素进行灰度变换而生成第2图像。这时，第1灰度变换部113使用步骤S23中从计算机控制部112供给的伽马曲线来进行灰度变换。另外，在第1图像是YCrCb图像的情况下，计算机控制部112在转换为合适的RGB图像后进行灰度变换。
在步骤S25中，计算机控制部112根据步骤S22中识别出的灰度压缩模式来决定第2灰度变换部114中使用的参数。第2灰度变换部114中使用的参数的决定与第1实施方式同样(与图3步骤S6同样)地进行。另外，表3中，在第2灰度变换部114中使用的参数组中，α是用于改变灰度变换中的局部特性的作用的参数，对应于第1实施方式的式18中的α。此外，k(x)和k2(x)是对LUT固定的增益，对应于第1实施方式的式10到式17中的k(x)和k2(x)(以及k3(x)≈k2(x))。如表3所示，计算机控制部112在灰度压缩模式是“弱”的情况下，选择αa，ka，k2a并决定为第2灰度变换部114中使用的参数，在灰度压缩模式是“中”的情况下，选择αb，kb，k2b并决定为第2灰度变换部114中使用的参数，在灰度压缩模式是“强”的情况下，选择αc，kc，k2c并决定为第2灰度变换部114中使用的参数。通过从αa，αb或αc中选择α，可以改变图像各点的附近区域产生的影响的大小。此外，通过从k2a，k2b或k2c中选择k2，可以改变饱和度的大小。另外，通过改变生成V的模糊图像VL[i，j]时使用的低通滤波器，可以得到与改变α的情况下相同的效果。
并且，计算机控制部112将所决定的参数提供给第2灰度变换部114。
在步骤S26中，计算机控制部112通过控制第2灰度变换部114，对第2图像的各要素进行灰度变换而生成第3图像。这时，第2灰度变换部114使用步骤S25中从计算机控制部112供给的参数来进行灰度变换。
另外，在通过第2灰度变换部114进行灰度变换时，通常第3图像是RGB图像。但是，也可根据步骤S23中决定的伽马曲线的特性，将第3图像从RGB图像变更为YCrCb图像后，进行基于第2灰度变换部114的灰度变换。例如，在步骤S23中所决定的伽马曲线中的伽马变化比预定的基准大的情况下，也可在变更为YCbCr图像后，进行基于第2灰度变换部114的灰度变换，从而对颜色调整等可以实现更好的灰度变换。
如以上所说明的，根据第3实施方式，通过基于第1灰度变换部的灰度变换来生成第2图像，通过第2灰度换部来对第2图像或将第2图像线性变换后的图像。因此，可以有选择地进行基于第2灰度变换部的灰度变换。即，可选择是否进行基于第2灰度变换部的灰度变换，并且，每次都可选择是否进行基于第2灰度变换部的灰度变换。此外，还可在基于第1灰度变换部的灰度变换后，在用户希望的定时下进行基于第2灰度变换部的灰度变换。
(第4实施方式)
下面，使用附图来说明本发明的第4实施方式。第4实施方式中，仅说明与第3实施方式不同的部分。
图7是表示本实施方式的计算机200的结构的图。本实施方式的计算机200与第3实施方式的计算机100具有大致相同的结构，但只有图像处理部210中的第1灰度变换部213和第2灰度变换部214的处理顺序不同。第1灰度变换部213和第2灰度变换部214的细节与第3实施方式中说明的第1灰度变换部113和第2灰度变换部114相同。在本实施方式中，第1灰度变换部213对通过第2灰度变换部214进行了灰度变换的图像进行灰度变换。
另外，在本实施方式中作为灰度变换对象的图像与第3实施方式同样，作为其附加信息，具有表示第1实施方式和第2实施方式中所说明的灰度压缩模式(“弱”、“中”、“强”三阶段)种类的信息。此外，在本实施方式中作为灰度变换的对象的图像与第3实施方式同样，除RGB图像之外，若可转换为RGB图像，则也可以是如YCbCr图像等任何图像。RGB图像可以是具有R，G，B三方面的线性RGB图像，也可以是实施了何种处理的RGB图像。
下面，使用图8的流程图来说明对具有表示灰度压缩模式种类的信息的图像进行灰度变换时的计算机控制部212的动作。在第4实施方式中，如以下的表4所示，决定第1灰度变换部213中使用的伽马曲线和第2灰度变换部214中使用的参数。
【表4】
Figure A200810146141D00201
在步骤S31中，计算机控制部212从取得部201、未图示的记录部或图像存储器取得处理对象的图像，并作为第1图像输入到图像处理部210中。
在步骤S32中，计算机控制部212根据步骤S31中取得的图像的附加信息，识别灰度压缩模式。
在步骤S33中，计算机控制部212根据步骤S32中识别出的灰度压缩模式，决定第2灰度变换部214中使用的参数。第2灰度变换部214中使用的参数的决定与第3实施方式同样(与图6步骤S25同样)地进行。并且，计算机控制部212将所决定的参数供给第2灰度变换部214。
在步骤S34中，计算机控制部212通过控制第2灰度变换部214，对第1图像的各要素进行灰度变换而生成第2图像。这时，第2灰度变换部214使用步骤S33中从计算机控制部212供给的参数来进行灰度变换。
在步骤S35中，计算机控制部212根据步骤S32中识别出的灰度压缩模式来决定第1灰度变换部213中使用的伽马曲线。第1灰度变换部213中使用的伽马曲线的决定与第3实施方式同样(与图6步骤S23同样)地进行。并且，计算机控制部212将所决定的伽马曲线供给第1灰度变换部213。
在步骤S36中，计算机控制部212通过控制第1灰度变换部213，对第2图像的各要素进行灰度变换而生成第3图像。这时，第1灰度变换部213使用在步骤S35中从计算机控制部212供给的伽马曲线来进行灰度变换。在第2图像是YCrCb图像的情况下，计算机控制部212在转换为合适的RGB图像后进行灰度变换。
如以上所说明的，根据第4实施方式，通过基于第2灰度变换部的灰度变换来生成第2图像，并通过第1灰度变换部对第2图像或基于第2图像的由多个颜色成分构成的图像进行灰度变换而生成第3图像。因此，在包含颜色“扩展”的图像的最佳化中更有优点。
另外，在第3实施方式和第4实施方式中，也可预先进行相当于第1实施方式和第2实施方式中说明的曝光控制的图像处理。即，可以在对图像整体预先施加预定的增益后，进行图像处理部的灰度变换。
此外，在第3实施方式和第4实施方式中，可以在灰度压缩模式为“弱”的情况和“中”的情况下使第1灰度变换部13中使用的伽马曲线相同。同样，可以在灰度压缩模式是“中”的情况和“强”的情况下使第1灰度変换部13中使用的伽马曲线相同。
此外，在第3实施方式和第4实施方式中，可以在灰度压缩模式是“弱”的情况和“中”的情况下使灰度变换部14中使用的参数相同。同样，可以在灰度压缩模式是“中”的情况和“强”的情况下使第2灰度变换部14中使用的参数相同。
并且，在第3实施方式和第4实施方式中，表示了根据灰度压缩模式，使第2灰度变换部中使用的参数组中，α，k(x)和k2(x)为全部不同的值的例子，但是本发明并不限于该例子。α，k(x)和k2(x)的中至少一个根据灰度压缩模式全部或一部分为不同的值就可以。即，除了表3所示的组合之外，考虑α，k(x)和k2(x)中的一个不管灰度压缩模式如何都相同的情况(3种)和使α，k(x)和k2(x)中的两个不管灰度压缩模式如何都相同的情况(3种)总共7种情况。
此外，在第3实施方式和第4实施方式中，举由计算机构成的图像处理装置为例进行了说明，但是与第1实施方式和第2实施方式相同，也可同样适用于电子照相机。
再有，从第1实施方式到第4实施方式中，表示了在灰度压缩模式ON时，可设定为“弱”、“中”、“强”三个等级的例，但是等级数并不限于该例子。也可构成为由各控制部来自动选择“弱”、“中”、“强”的其中之一、也可构成为代替“弱”、“中”、“强”而自动决定没有等级的强度。例如，可以构成为，将图像数据分割为多个区域，求出亮度最大的区域和亮度最小的区域的亮度差，并根据该亮度差来进行灰度压缩模式的自动选择或强度的自动决定。也可构成为，根据亮部的对比度来进行灰度压缩模式的自动选择或强度的自动决定。
此外，也可构成为适当组合从第1实施方式到第4实施方式中所说明的发明的一部分或全部。例如，也可构成为组合第3实施方式和第4实施方式，而在第1灰度变换部的前后分别具有第2灰度变换部。根据这样的构成，可以选择基于第1灰度变换部的灰度变换的前或后的任何一个来进行基于第2灰度变换部的灰度变换。并且，鉴于与第1灰度变换部的影响，可以将基于第2灰度变换部的灰度变换分离为两个，而在基于第1灰度变换部的灰度变换的前和后两者中进行基于第2灰度变换部的灰度变换。
另外，本发明不脱离其精神或主要特征，而可以以其他各种各样的形式来实施。因此，上述实施例的所有方面不过是示例，不能限定性地解释。本发明的范围是由权利要求的范围所示的范围，一点也不局限于说明书文本。进一步，属于权利要求的范围的等价范围的变形和变更全部都是本发明的范围内的。

Claims (10)

1.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
输入部，输入原图像；
第1灰度变换部，依赖于所述原图像的各像素值而对所述原图像进行灰度变换；
第2灰度变换部，根据从所述原图像的各像素规定范围的像素值，对所述原图像进行灰度变换；
选择部，从预定的多个灰度变换模式中选择某个灰度变换模式；
决定部，根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定用于所述第2灰度变换部的灰度变换的第2灰度变换参数，并且，根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定第1灰度变换参数和曝光量的至少一个，所述第1灰度变换参数用于所述第1灰度变换部的灰度变换，所述曝光量是可调整曝光量的曝光量调整单元的曝光量。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述决定部根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第2灰度变换参数和所述第1灰度变换参数。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述决定部根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第2灰度变换参数、所述第1灰度变换参数、以及所述曝光量。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，
所述选择部根据所述原图像的被摄体像，从所述多个灰度变换模式中选择某个灰度变换模式。
5.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述第2灰度变换部使用增益曲线来进行灰度变换；
所述决定部决定所述增益曲线作为所述第2灰度变换参数。
6.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述第1灰度变换部，依赖于由所述输入部输入的所述原图像或基于所述原图像的由多个颜色成分构成的图像的各像素值，对所述原图像或基于所述原图像的由多个颜色成分构成的图像进行灰度变换而生成第2图像；
所述第2灰度变换部，根据从所述第2图像或将所述第2图像线性变换后的图像的各像素规定范围的像素值，对所述第2图像或将所述第2图像线性变换后的图像进行灰度变换而生成第3图像。
7.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述第2灰度变换部，依赖于从所述输入部输入的所述原图像或将所述原图像线性变换后的图像的各像素值，对所述原图像或将所述原图像线性变换后的图像进行灰度变换而生成第2图像；
所述第1灰度变换部，根据从所述第2图像或基于所述第2图像的由多个颜色成分构成的图像的各像素规定范围的像素值，对所述第2图像或基于所述第2图像的由多个颜色成分构成的图像进行灰度变换而生成第3图像。
8.一种摄像装置，其特征在于，包括：
如权利要求1所述的图像处理装置；
可调整曝光量的曝光量调整部，
所述决定部根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，决定所述第2灰度变换参数和所述曝光量调节部的曝光量。
9.一种摄像装置，其特征在于，
包括如权利要求1所述的图像处理装置，
所述决定部根据由所述选择部选择的所述灰度变换模式，来决定所述第2灰度变换参数和所述第1灰度变换参数；
所述第1灰度变换部使用由所述决定部决定的所述第1灰度变换参数而进行灰度变换；
所述第2灰度变换部使用由所述决定部决定的所述第2灰度变换参数而进行灰度变换。
10.一种图像处理记录介质，其特征在于，包括：
输入步骤，输入原图像；
第1灰度变换步骤，依赖于第一所述原图像的各像素值而对所述原图像进行灰度变换；
第2灰度变换步骤，根据从所述原图像的各像素规定范围的像素值，对所述原图像进行灰度变换；
选择步骤，从预定的多个灰度变换模式中选择某个灰度变换模式；
决定步骤，根据在所述选择步骤中选择的所述灰度变换模式，决定用于所述第2灰度变换步骤中的灰度变换的第2灰度变换参数，并且根据在所述选择步骤中选择的所述灰度变换模式，决定第1灰度变换参数和曝光量的至少一个，所述第1灰度变换参数用于所述第1灰度变换步骤中的灰度变换，所述曝光量是可调整曝光量的曝光量调整单元的曝光量。
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