CN102090054B - 成像设备，图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

通过提供下述部件而执行能改善亮部灰度和暗部灰度的图像处理，同时保持明显的对比度，即：捕捉被摄体图像和生成图像数据的成像单元；选择单元，选择在图像数据的暗部灰度上不执行校正的第一拍摄模式或在图像数据的暗部灰度上执行校正的第二拍摄模式；灰度转换处理单元，当选择第一拍摄模式时，根据第一输入-输出特性，执行灰度转换处理，以及当选择第二拍摄模式时，根据第二输入-输出特性，执行灰度转换处理，该第二输入-输出特性包括对相同输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性并且包括改变对比度的特性；以及校正单元，当选择第二拍摄模式时，执行校正，以便提高由灰度转换处理单元根据第二输入-输出特性执行过灰度转换处理的图像数据的暗部灰度的亮度。

Description

成像设备,图像处理设备和图像处理方法

技术领域

本发明涉及成像装置，图像处理装置和图像处理方法。

背景技术

通常，已知如下现象，当拍摄具有大的亮度差的被摄体时，较暗地平整图像数据的暗部中的灰度。因此，专利文献1的发明通过增加暗部灰度中的增益，压缩灰度以便改善暗部灰度的暗平整(darkflattening)。

专利文献1：日本专利No.2663189

发明内容

本发明要解决的问题

同时，关于灰度转换处理，广泛已知使用所谓S形灰度曲线的灰度转换处理，用于增强对比度。使用该S形灰度曲线的灰度转换处理尽管能增强对比度，但有时降低明亮部分灰度的对比度或较暗地平整暗部灰度。

鉴于上述问题，作出了本发明，并且本发明的提议是执行能提高亮部灰度和暗部灰度，同时保持明显对比度的图像处理。

解决问题的方式

本发明的成像装置包括：成像单元，捕捉被摄体图像并生成图像数据；选择单元，选择在图像数据的暗部灰度上不执行校正的第一拍摄模式或在图像数据的暗部灰度上执行校正的第二拍摄模式；灰度转换处理单元，当选择第一拍摄模式时，根据第一输入-输出特性，执行灰度转换处理，以及当选择第二拍摄模式时，根据第二输入-输出特性，执行灰度转换处理，所述第二输入-输出特性包括对相同输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性并且包括改变对比度的特性；以及校正单元，当选择第二拍摄模式时，执行校正以便提高由灰度转换处理单元，根据第二输入-输出特性，执行过灰度转换处理的图像数据的暗部灰度的亮度。

注意，第二输入-输出特性中的改变对比度的特性可以包括减小灰度的中间部分中的对比度的特性。

此外，可以由具有对相同输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性的灰度曲线和具有改变对比度的特性的灰度曲线，或由具有对相同的输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性和改变对比度的特性的单一灰度曲线，限定第二输入-输出特性。

此外，本发明的成像装置可以包括确定单元，根据第二输入-输出特性，确定通过校正单元的暗部灰度的亮度提高量，以及校正单元可以根据亮度提高量，校正图像数据的暗部灰度。

此外，确定单元可以根据第二输入-输出特性中的改变对比度的特性，获得表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的调整程度，以及根据所获得的调整程度，确定亮度提高量。

本发明的图像处理方法使用计算机在待处理的图像数据上实现图像处理，该方法包括通过计算机实现：获得图像数据的获得步骤；确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性的确定步骤；根据输入-输出特性，在图像数据上执行灰度转换处理的灰度转换处理步骤；以及在执行过灰度转换处理的图像数据上执行校正的校正步骤。

注意，获得步骤可以与图像数据一起地获得表示在图像数据的暗部灰度上不执行校正的第一拍摄模式和在图像数据的暗部灰度上执行校正的第二拍摄模式之间，由哪一种模式生成图像数据的信息；当在第一拍摄模式中生成图像数据时，确定步骤可以将第一输入-输出特性确定为输入-输出特性，以及当在第二拍摄模式中生成图像数据时，将第二输入-输出特性确定为输入-输出特性，第二输入-输出特性包括对相同的输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性并且包括改变对比度的特性，并且另外，当在第二拍摄模式中生成图像数据时，校正步骤可以执行校正以便提高在灰度转换处理步骤中根据第二输入-输出特性，执行过灰度转换处理的图像数据的暗部灰度的亮度。

此外，第二输入-输出特性中的改变对比度的特性可以包括减小灰度的中间部分中的对比度的特性。

此外，可以由具有对相同输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性的灰度曲线和具有改变对比度的特性的灰度曲线，或由具有对相同的输入电平，实现低于第一输入-输出特性的输出电平的特性和改变对比度的特性的单一灰度曲线，限定第二输入-输出特性。

此外，本发明的图像处理方法可以包括确定步骤，根据第二输入-输出特性，确定通过校正步骤的暗部灰度的亮度提高量，以及校正步骤可以根据亮度提高量，校正图像数据的暗部灰度。

此外，确定步骤可以根据第二输入-输出特性中的改变对比度的特性，获得表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的调整程度，以及可以根据所获得的调整程度，确定亮度提高量。

此外，确定步骤可以彼此关联地确定输入-输出特性和执行增强表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的校正的增强程度，以及校正步骤可以基于增强程度，对执行过灰度转换处理的图像数据执行增强局部对比度的校正。

此外，输入-输出特性可以包括如下的特性，其中，在灰度的中间部分添加减小对比度的特性。

另外，可以由具有普通特性的灰度曲线和具有减小对比度的特性的灰度曲线，或由其中将减小对比度的特性添加到普通特性的单一灰度曲线，限定输入-输出特性。

此外，确定步骤可以确定增强程度以便当减小对比度的度越大时，变得更大，以及确定增强程度以便当减小对比度的度越小时，变得更小。

本发明的另一图像处理方法使用计算机在待处理的图像数据上实现图像处理，该方法包括通过计算机实现：获得图像数据的获得步骤；确定步骤，彼此关联地确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性和执行增强表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的校正的增强程度；根据输入-输出特性，在图像数据上执行灰度转换处理的灰度转换处理步骤；以及基于增强程度，在完成灰度转换处理的图像数据上，执行增强局部对比度的校正的校正步骤。

本发明的图像处理装置包括获得待处理的图像数据的获得单元；确定单元，彼此关联地确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性和在执行增强表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的校正中的增强程度；根据输入-输出特性，在图像数据上执行灰度转换处理的灰度转换处理单元；以及基于增强程度，在完成灰度转换处理的图像数据上执行增强局部对比度的校正的校正单元。

本发明的图像处理方法包括获得待处理的图像数据的获得过程；确定过程，彼此关联地确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性和在执行增强表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的校正中的增强程度；根据输入-输出特性，在图像数据上执行灰度转换处理的灰度转换处理过程；以及基于增强程度，在完成灰度转换处理的图像数据上，执行增强局部对比度的校正的校正过程。

附图说明

图1是表示第一实施例中的电子照相机1的构造的图。

图2是第一实施例中的电子照相机1的功能框图。

图3是表示第一实施例的电子照相机1中的拍摄操作的流程图。

图4是说明灰度曲线的图。

图5是说明灰度曲线的另一图。

图6是说明灰度压缩参数fg的图。

图7是说明低通滤波器的图。

图8是说明局部对比度和灰度压缩处理间的关系的图。

图9是表示第一实施例的电子照相机1中的拍摄操作的另一流程图。

图10是说明灰度曲线的另一图。

图11是说明灰度曲线的另一图。

图12是表示第二实施例的电子照相机1中的拍摄操作的流程图。

图13是说明灰度曲线的图。

图14是说明灰度曲线的另一图。

图15是说明低通滤波器的图。

图16是表示第三实施例的电子照相机1中的拍摄操作的流程图。

图17是说明灰度曲线G6的选择和调整系数kdif的确定的图。

图18是说明灰度曲线的另一图。

图19是表示第四实施例的电子照相机1中的拍摄操作的另一流程图。

图20是说明灰度曲线的另一图。

具体实施方式

<第一实施例>

在下文中，将使用附图来说明本发明的第一实施例。在第一实施例中，通过使用单反型电子照相机，说明本发明的照相机的例子。

图1是表示第一实施例中的电子照相机1的构造的图。如图1所示，电子照相机1具有下述各个部件，分别是摄影透镜2、光阑3、快速复原镜(quick return mirror)4、子镜5、扩散屏6、聚光透镜7、五棱镜8、分束器9、目镜透镜10、成像透镜11、光度传感器12、快门13、成像传感器14和焦点检测部15。

光度传感器12是具有例如5个分度的光度传感器。成像传感器14是诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)这样的半导体器件。焦点检测部15通过例如相位差方法执行焦点检测，以便检测摄影透镜2的聚焦状态。此外，电子照相机1根据由光度传感器12检测的亮度，按对比度方法执行焦点检测，以便检测摄影透镜2的聚焦状态。

另外，电子照相机1进一步具有监视器16，诸如液晶监视器，显示通过成像等生成的图像，以及控制每一部件的控制单元17。控制单元17内部包括在图中未示出的并且记录用于控制每一部件的程序的存储器。

在非拍摄时，即，当不执行拍摄时，快速复原镜4位于45度角，如图1所示。即，通过摄影透镜2和光阑3的光通量由快速复原镜4反射并经扩散屏6、聚光透镜7、五棱镜8和分束器9引导到目镜透镜10。用户通过经目镜透镜10观察被摄体的图像而执行构图的确认。同时，经成像透镜11，在光度传感器12的成像面上，重新成像由分束器9在向上方向中分离的光通量。此外，使已经通过快速复原镜4的光通量经子镜5，被引导到焦点检测部15。

另一方面，在拍摄时，快速复原镜4退回到虚线中所示的位置并释放快门13，并且然后，使来自摄影透镜2的光通量引导到成像传感器14。

图2是第一实施例的电子照相机1的功能框图。如图2所示，除图1的构造外，如图2所示，除图1的结构外，电子照相机1具有下述各个部件：定时发生器20、信号处理部21、A/D转换部22、缓冲存储器23、总线24、卡接口25、压缩/扩展部件26和图像显示部27。定时发生器20将输出脉冲提供给成像传感器14。此外，经信号处理部21(包括对应于成像灵敏度的增益调整部)和A/D转换器22，由成像传感器14生成的图像数据临时存储在缓冲存储器23中。缓冲存储器23连接到总线24。该总线24与卡接口25、图1中所述的控制单元17、压缩/扩展部26和图像显示部27连接。卡接口25与可拆卸存储卡28连接并将图像数据记录到存储卡28中。此外，控制单元17与电子照相机1的开关组29(包括在图中未示出的释放按钮等等)、定时发生器20和光度传感器12连接。此外，图像显示部27在设置于电子照相机1的背面上的监视器16上显示图像等等。

此外，电子照相机1具有不执行图像数据中的暗部灰度的校正的灰度非压缩模式，和执行暗部灰度的校正的灰度压缩模式。将在哪一模式中执行拍摄可以由用户经开关组29预先选择或可以由控制单元17自动地选择。

通过使用图3所示的流程图，说明如上所述构造的电子照相机1的拍摄操作。

在步骤S1，控制单元17确定是否已经经由开关组29，由用户提供拍摄开始的指令。然后，当控制单元17确定已经提供拍摄开始的指令时，控制单元17进行到步骤S2。

在步骤S2中，控制单元17控制每一部件，并且使成像传感器14捕捉被摄体的图像并生成图像数据。经信号处理部21和A/D转换部22，将在成像传感器14中生成的图像数据临时存储在缓冲存储器23中。

在步骤S3中，控制单元17从缓冲存储器23读出图像数据并执行普通图像处理。普通图像处理包括白平衡调整、内插处理、颜色校正处理等等。每种处理的具体方法与公众已知技术相同，将省略其说明。

在步骤S4中，控制单元17确定是否设置灰度压缩模式。然后，当确定设置灰度压缩模式时，控制单元17进行到稍后所述的步骤S7。另一方面，当控制单元确定不设置灰度压缩模式时(设置灰度非压缩模式)，控制单元17进行到步骤S5。

在步骤S5，控制单元17选择灰度曲线G1。灰度曲线用在将在后续步骤S6中执行的灰度转换处理中。控制单元17将图4和图5中所示的三种灰度曲线(G1至G3)预先记录于在图中未示出的内部存储器中。

在灰度非压缩模式中，控制单元17选择图4中所示的灰度曲线G1。灰度曲线G1是用在与公众已知技术中使用的相同的普通灰度处理中的灰度曲线。

在步骤S6中，控制单元17根据步骤S5中选择的灰度曲线G1，对经受步骤S3中的图像处理的图像数据执行灰度转换处理。灰度转换处理的细节与公众已知技术相同，并且因此，将省略其说明。然后，控制单元17进行到步骤S12。

在步骤S7中，控制单元17选择灰度曲线G2。当与上述灰度曲线G1相比时，灰度曲线G2具有实现对于相同输入电平的低输出电平的特性，如图4所示。更具体地说，当与上述灰度曲线G1相比时，灰度曲线G2具有对于灰度的暗部中的输入电平，实现低输出电平的特性。因此，当与上述灰度曲线G1相比时，在灰度的暗部中，灰度曲线G2具有比灰度曲线G1更缓的斜率。此外，灰度曲线G2具有与上述灰度曲线G1相比，增强灰度的亮部中的对比度的特性。因此，当与上述灰度曲线G1相比时，在灰度的亮部中，灰度曲线G2具有比灰度曲线G1更陡的斜率。

在步骤S8中，控制单元17根据步骤S7中选择的灰度曲线G2，对经受步骤S3中的图像处理的图像数据执行灰度转换处理。灰度转换处理的细节与公众已知的技术相同，由此，将省略其说明。

在步骤S9中，控制单元17选择图5中所示的灰度曲线G3。当与1∶1输入-输出关系(参考图5中所示的虚线)相比时，灰度曲线G3具有降低灰度的中间部分中的对比度的特性，如图5所示。

在步骤S 10中，控制单元17根据步骤S9中选择的灰度曲线G3，对经受步骤S8中的第一灰度转换处理的图像数据，执行第二灰度转换处理。灰度转换处理的细节与公众已知的技术相同，将省略其说明。注意，通过根据上述灰度曲线G3，执行灰度转换处理，在灰度的中间部分中使灰度变得更软调化(softer)。

在步骤S11中，控制单元17对经受步骤S10中的第二灰度转换处理的图像数据执行灰度压缩处理。

图6是表示灰度压缩参数fg的图。参数fg具有与图像的亮度Y相应的增益，如图6所示。然后，当亮度Y越小时(当包括待处理的像素的外围区越暗时)，参数fg变得越大。相反地，当亮度Y越大时(当包括待处理的像素的外围区越亮时)，参数fg越接近1。

按照下述公式1至公式5，执行每一像素R[x，y]，G[x，y]和B[x，y]的灰度压缩计算。

[数学公式1]

Y[x，y]＝kr·R[x，y]+kg·G[x，y]+kb·B[x，y]

                                            ...[公式1]

$Y2[x,y]=\mathrm{ky}\&CenterDot;Y[x,y]+(1-\mathrm{ky})\&CenterDot;\underset{i=-d}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=-d}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(Y\right[x+i,y+j]\&CenterDot;\mathrm{Lpw}\left({(i^2+j^2)}^{1/2}\right))$ ...[公式2]

Rc[x，y]＝R[x，y]·fg(Y2[x，y])

                               ...[公式3]

Gc[x，y]＝G[x，y]·fg(Y2[x，y])

                               ...[公式4]

Bc[x，y]＝B[x，y]·fg(Y2[x，y])

                               ...[公式5]

公式1中的Y表示感兴趣的像素的亮度值。然后，公式1中的kr，kg，kb是预定系数。此外，公式2中的Lpw是感兴趣像素周围的低通滤波器，并且该低通滤波器具有图7中所示的特性。此外，公式2中的ky是预定调整系数。此外，公式3至5中的fg对应于上述参数fg。

调整系数ky是用于调整图像中的局部区域的对比度(在下文中，称为“局部对比度”)的调整系数。从公式2可以看出，ky的变化导致感兴趣的像素的亮度值和感兴趣的像素周围的低通值的组合的变化的加权。例如，当调整系数ky等于1时，根据公式3至公式5，仅感兴趣的像素的亮度值确定参数fg的提高量。相反地，当调整系数ky等于0时，根据公式3至公式5，仅感兴趣的像素周围的低通值确定参数fg的提高量。当调整系数ky变得更大时，局部对比度趋向于减小，以及当调整系数变小时，局部对比度趋向于增加。如在步骤S10中所述，当通过根据灰度曲线G3执行灰度转换处理而使灰度变得更软调化时，通过适当地设置调整系数ky来调整局部对比度，可以保持明显的对比度。调整系数ky可以是固定值或可以是可变值。其中，调整系数ky假定为例如约0.5的固定值。

在此，将参考图8，说明局部对比度和灰度压缩处理间的关系。图8是表示特定的感兴趣的像素的周围中的亮度值的属性的示例图。如图8所示，当根据用于原始图像A的灰度曲线，原始图像A经受拾取暗部的处理时，对比度被降低，同时能改善处理后图像B的暗部灰度的暗平整。

同时，如上所述，通过在对原始图像A执行灰度压缩处理中，根据调整系数增强局部对比度，可增强(保持)明显的对比度，同时，改善在处理后的图像C的暗部灰度的暗平整(参考图8中的箭头)。因为人的视觉局部地感知对比度，所以能获得这种效果。

在步骤S12，控制单元17经卡接口25，将经受步骤S11中的灰度压缩处理的图像数据或经受步骤S6中的灰度转换处理的图像数据存储在存储卡28中，并且完成一系列处理。注意，在被记录到存储卡28中前，当需要时，经压缩/扩展部26，可以使图像数据经受图像压缩处理(JPEG压缩处理等等)。

如上所述，第一实施例具有不执行图像数据的暗灰度的校正的可选第一拍摄模式以及执行暗灰度的校正的可选第二拍摄模式，并且当已经选择第一拍摄模式时，根据第一输入-输出特性，执行灰度转换处理，以及当已经选择第二拍摄模式时，根据第二输入-输出特性，执行灰度转换处理，该第二输入-输出特性具有如下特性，即，对相同电平输入，实现比第一输入-输出特性更低的输出电平，以及改变对比度。因此，当已经选择第二拍摄模式时，第一实施例执行校正，以便提高通过灰度转换处理部，根据第二输入-输出特性，经受灰度转换处理的图像数据中的暗灰度的亮度。因此，可在保持感兴趣的区域中的明显的对比度的同时，执行灰度转换处理和暗部灰度校正，能改善亮部灰度和暗部灰度。此外，第一实施例能减轻由于使用传统的S形灰度曲线的灰度转换处理改变色调的现象。

此外，在第一实施例中，改变对比度的特性具有降低灰度的中间部分中的对比度的特性。因此，可将灰度转换处理的结果抑制到暗侧以及使整个图像的亮度在灰度压缩处理前后保持在相同水平。

此外，第一实施例根据第二输入-输出特性中的改变对比度的特性，获得表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的调整度，并根据所获得的调整度，确定亮度提高量。因此，即使通过灰度转换处理使灰度更软调化，也能校正暗部灰度以便使明显的对比度在感兴趣的区域中保持在相同水平。

注意，尽管在第一实施例中，描述了对于使用灰度曲线G2和灰度曲线G3，二次执行灰度转换处理的情形的例子，如使用图3的流程图所述，但是，通过使用具有对相同电平输入，实现比G1低的输出电平的特性和具有改变对比度的特性的单一灰度曲线，可以配置成仅执行一次灰度转换处理。即，如图9的流程图所示，控制单元17在步骤S21至步骤S26中，执行与在图3的流程图中的步骤S 1至步骤S6相同的处理。

然后，在步骤S27，控制单元17选择灰度曲线G4。灰度曲线G4是如下的灰度曲线，即，其具有如使用图3的流程图所述的灰度曲线G2的特性和灰度曲线G3的特性，如图10所示。

在步骤S28，控制单元17根据在步骤S27中选择的灰度曲线G4，对经受步骤S23中的图像处理的图像数据执行灰度转换处理。

在步骤S29和步骤S30中，控制单元17执行与图3的流程图的步骤S11和步骤S12中相同的处理。通过这种配置，可获得与第一实施例相同的效果。

此外，尽管在第一实施例中，对其中灰度曲线G3和局部对比度调整系数ky固定的情形描述了例子，其中该灰度曲线G3为将在灰度压缩模式中用于灰度转换处理的灰度曲线，但可以将灰度曲线G3和调整系数ky配置成彼此协同地改变。如上所述，当调整系数ky变得越大时，局部对比度被减小，以及当调整系数ky变得越小时，局部对比度被增强。因此，可以设置灰度曲线G3以便当调整系数ky变得越大时，增强灰度的中间部分中的对比度，以及可以设置灰度曲线G3以便当调整系数ky变得越小时，减弱灰度的中间部分中的对比度。图11表示当改变调整系数ky时，灰度曲线G3的例子。

注意，可以将灰度曲线G3和调整系数ky配置成按拍摄模式(例如“肖像模式”、“风景模式”等等)改变，以及可以根据图像的对比度强度改变，或可以配置成根据图像调整模式改变。此外，可以将灰度曲线G3和调整系数ky配置成根据由场景分析或面部识别得到的图像确定结果而被改变。通过以这种方式适当地改变灰度曲线G3和调整系数ky，可执行对于图像而言优化的灰度转换处理和暗部灰度校正。

此外，对图11中所示的多个灰度曲线，可以从预先记录的曲线中选择任一灰度曲线来使用，或控制单元17可以配置成任意地调整灰度曲线，以用于使用。

此外，第一实施例可以配置成根据曝光校正的影响，改变用于灰度转换处理的灰度曲线。例如，当曝光校正能实现整个图像的亮度被保持在某种程度上时，可以确定用在灰度压缩模式中的灰度曲线的改变量较小。

此外，通过计算机和图像处理程序，在第一实施例中所述的图像处理装置可以以软件方式实现。在这种情况下，可以将图3的流程图中所述的步骤S4和后续步骤中的处理的一部分或全部配置成由计算机实现。另外，可以将图9的流程图中所述的步骤S24和后续步骤中的处理的一部分或全部配置成由计算机实现。为由计算机实现，与模式是否是灰度压缩模式有关的信息可以连同图像数据一起提供给计算机。这种信息可以通过使用图像数据的EFIX信息来提供。通过这种配置，变得可执行与第一实施例中相同的处理。

<第二实施例>

在下文中，将通过使用附图，说明本发明的第二实施例。在第二实施例中，将描述关于应用本发明的图像处理程序的单反型电子照相机的例子。

第二实施例中的电子照相机的构造与第一实施例中的电子照相机1的构造相同。因此，在下文中，通过使用与第一实施例相同的符号进行说明。注意，第二实施例的电子照相机1不执行第一实施例中所述的灰度压缩处理，并且不具有灰度非压缩模式和灰度压缩模式。

将通过使用图12中所示的流程图，描述第二实施例的电子照相机1的拍摄操作。

在步骤S31中，控制单元17确定用户是否已经经由开关组29提供拍摄开始的指令。然后，当确定已经提供拍摄开始的指令时，控制单元17进行到步骤S32。

在步骤S32，控制单元17控制每一部件，使成像传感器14捕捉目标图像并生成图像数据。经信号处理部21和A/D转换部22，将由成像传感器14生成的图像数据临时存储在缓冲存储器23中。

在步骤S33中，控制单元17从缓冲存储器23读出图像数据并执行普通图像处理。普通图像处理包括白平衡调整、内插处理、颜色校正处理等等。每种处理的具体方法与公众已知技术相同，并且因此，将省略其说明。

在步骤S34，控制单元17选择灰度曲线G5。灰度曲线G5被用于将在稍后所述的步骤S35中执行的灰度转换处理中，并且为如下的灰度曲线，即，其中，公众已知的S形特性被赋予对应于输出设备诸如CRT的灰度曲线。控制单元17在图中未示出的内部存储器中，预先记录分别在图13和14中所示的两种灰度曲线(G5和G6)。

在步骤S35中，控制单元17根据步骤S34中选择的灰度曲线，对经受步骤S33中的图像处理的图像数据执行灰度转换处理。灰度转换处理的细节与公众已知的技术相同，由此将省略其说明。

在步骤S36，控制单元17选择灰度曲线G6。灰度曲线G6具有与1∶1输入-输出关系(参见图14中的虚线)相比，减弱灰度的中间部分中的对比度的特性，如图14所示。

在步骤S37中，控制单元17根据步骤S36中选择的灰度曲线G6，对经受步骤S35中的第一灰度转换处理的图像数据执行第二灰度转换处理。灰度转换处理的细节与公众已知的技术相同，由此将省略其说明。注意，通过根据上述灰度曲线G6的灰度转换处理，能使灰度在灰度的中间部分中变得更软调化。

在步骤S38中，控制单元17对经受步骤S37中的第二灰度转换处理的图像数据执行局部对比度增强处理。局部对比度是图像的局部区域中的对比度。

通过下述公式6至公式11，执行每一像素R[x，y]、G[x，y]和B[x，y]的局部对比度增强的计算。

[数学公式2]

Y[x，y]＝kr·R[x，y]+kg·G[x，y]+kb·B[x，y]

                               ...[公式6]

$\mathrm{Ylp}[x,y]=\underset{i=-d}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=-d}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(Y\right[x+i,y+j]\&CenterDot;\mathrm{Lpw}\left({(i^2+j^2)}^{1/2}\right))$ ...[公式7]

$\mathrm{gain}[x,y]=\frac{Y[x,y]+\mathrm{Kdif}\&CenterDot;\left(Y\right[x,y]-\mathrm{Ylp}[x,y\left]\right)}{Y[x,y]}$ ...[公式8]

Rc[x，y]＝gain[x，y]·R[x，y]

                             ...[公式9]

Gc[x，y]＝gain[x，y]·G[x，y]

                             ...[公式10]

Bc[x，y]＝gain[x，y]·B[x，y]

                             ...[公式11]

公式6中的Y表示感兴趣的像素的亮度值。此外，kr，kg和kb是预定系数。此外，公式7中的Lpw是感兴趣的像素周围的低通滤波器，并且该低通滤波器具有图15中所示的特性。该低通滤波器为具有比图像的短边的百分之一更宽的半带宽(图15中的d)的宽滤波器。因此，公式7中的Y1p对应于通过使亮度值Y经受低通处理而获得的低通值。此外，公式8中的增益是增强计算中的增益，以及公式8中的kdif是预定调整系数。

调整系数kdif是用于调整局部对比度的系数。从公式8显而易见，调整系数kdif的变化导致感兴趣的像素的亮度值与感兴趣的像素周围的低通值的组合的变化的加权。例如，当调整系数kdif等于零时，从公式8可以明显看出，未增强局部对比度。当调整系数kdif变大时，局部对比度的增强程度倾向于变大。如在步骤S37中所述，当通过根据灰度曲线G6执行灰度转换处理而使灰度变得更软调化时，通过适当地设置调整系数kdif以调整局部对比度，可以保持明显的对比度。调整系数kdif可以是固定值或可变值。这里，假定调整系数kdif是例如约0.1的固定值。

在步骤S39中，控制单元17经卡接口25，将经受步骤S38中的局部对比度增强处理的图像数据记录在存储卡28中。注意，在记录到存储卡28前，当需要时，可以经压缩/扩展部26使图像数据经受图像压缩处理(JPEG压缩处理等)。

如上所述，第二实施例根据预定的输入-输出特性，对待处理的图像数据执行灰度转换处理，以及根据对应于输入特性的预定增强程度，对经受灰度转换处理的图像数据执行增强局部对比度的校正。因此，可以改善亮部灰度和暗部灰度，同时保持对比度。此外，第二实施例能减轻通过使用传统的S形灰度曲线的灰度转换处理改变亮部灰度、中间部灰度和暗部灰度中的各个色调的现象。

此外，第二实施例通过使用具有为图像的短边的百分之一或更大的在图5中所示的半带宽(图15中的d)的低通滤波器，执行增强局部对比度的校正，并且由此能基于中频分量而执行校正。该校正不同于基于高频分量的校正，诸如通常对每一像素执行的边缘增强，并且能通过校正局部对比度，改善亮部灰度和暗部灰度，同时保持对比度。

<第三实施例>

在下文中，将使用附图来描述本发明的第三实施例。第三实施例是第二实施例的变形例子，由此，将仅描述与第二实施例的不同点。

第三实施例的电子照相机的构造与第二实施例中的电子照相机1相同。因此，通过使用与第二实施例相同的符号进行描述。

尽管在第二实施例中，已经对于如下的情形描述了例子，即，在该情形中，灰度曲线G6和用于调整局部对比度的调整系数kdif为固定的，该灰度曲线G6为用于第二灰度转换处理的灰度曲线，但在第三实施例中，灰度曲线G6和调整系数kdif可以彼此协同地改变。如在第二实施例中所述，当调整系数kdif变大时，调整系数的增强程度变大，因此，控制单元17可以设置灰度曲线G6，使得当调整系数kdif变大时，对比度在灰度的中间部分变弱。

图16中的流程图表示第三实施例中的电子照相机1的拍摄操作。

在步骤S51至步骤S55中，控制单元17执行与图12的流程图中的步骤S31至步骤S35相同的处理。

然后，在步骤S56中，控制单元17选择灰度曲线G6并且确定调整系数kdif。

可以将控制单元17配置成根据拍摄模式(例如“肖像模式”、“风景模式”等)而执行灰度曲线G6的选择和调整系数kdif的确定，可以配置成根据图像的对比度强度执行这些，或可以配置成根据图像调整模式而执行这些。此外，控制单元17可以配置成根据由场景分析或面部识别得到的图像确定结果，执行灰度曲线G6的选择的调整系数kdif的确定。通过以这种方式适当地执行灰度曲线G6的选择和调整系数kdif的确定，可执行对图像而言优化的灰度转换处理和局部对比度的增强处理。

此外，控制单元17可以根据经由开关组29的用户操作，执行灰度曲线G6的选择和调整系数kdif的确定。例如，控制单元17使图像显示部27显示指定图像处理时的特性的指定屏，如图17所示。用户通过经开关组29滑动一滑动条，指定图像处理时的特性。尽管图17中所示的例子使用词“硬”或“自然”，但这是例子，并且可以使用任何词，只要该词表示在与上述灰度曲线G6和调整系数kdif对应的图像处理时的特性。因此，控制单元17根据由用户指定的图像处理的特性，彼此关联地确定：将用于灰度转换处理的输入-输出特性，和在执行校正以增强表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度中的增强程度。例如，图17的例子确定调整系数kdif的值以便当由用户指定的特性越接近于“自然”时变得更大，以及确定调整系数kdif以便当由用户指定的特性越接近于“硬”时变得更小。此外，当由用户指定的特性越接近于“自然”时，增加通过灰度曲线G6的灰度软调化的程度，以及当由用户指定的特性越接近于“硬”时，减小通过灰度曲线G6的灰度软调化的程度。注意，当使用户指定图像处理时的特性时，控制单元17可以配置成提供如图17所示的预览屏，并且允许用户确认与指定的特性相应的图像处理的结果。

图18表示灰度曲线G6和调整系数kdif间的关系的例子。控制单元17可预先记录多个灰度曲线，如图18所示，并且选择和使用灰度曲线的任何一个，或可配置成适当地调整灰度曲线，以便使用。

在步骤S57，控制单元17以与图12的流程图的步骤S37相同的方式，根据步骤S56中选择的灰度曲线G6，对经受步骤S55中的第一灰度转换的图像数据执行第二灰度转换处理。

在步骤S58中，控制单元17以与图12的流程图的步骤S38相同的方式，根据步骤S56中确定的调整系数kdif，对经受步骤S57中的第二灰度转换处理的图像数据执行局部对比度增强处理。

在步骤S59中，控制单元17以与图12的流程图的步骤S39中相同的方式，经卡接口25，将经受步骤S58中的局部对比度增强处理的图像数据记录在存储卡28中，并完成一系列处理。注意，在记录到存储卡28前，当需要时，经压缩/扩展部26，可以使图像数据经受图像压缩处理(JPEG压缩处理等)。

如上所述，第三实施例彼此相关地确定：将用于灰度转换处理的输入-输出特性，和在执行用于增强局部对比度的校正中的增强程度，该局部对比度表示图像的局部区域中的对比度。因此，除第二实施例的效果外，可以以用于改善亮部灰度和暗部灰度同时保持明显的对比度的平衡方式，确定最适当的因子。因为人的视觉局部地感知对比度，所以能获得这种效果。

<第四实施例>

在下文中，将使用附图，说明本发明的第四实施例。第四实施例是第二实施例的变形例子，以及将仅描述与第二实施例的不同点。

第四实施例的电子照相机的构造与第二实施例中的电子照相机1的构造相同。因此，在下文中，使用与第二实施例相同的符号进行描述。

图19中的流程图表示第四实施例的电子照相机1的拍摄操作。

在步骤S71至步骤S73中，控制单元17执行与图12的流程图的步骤S31至步骤S33相同的处理。

然后，在步骤S74中，控制单元17选择灰度曲线G7。灰度曲线G7是如下的灰度曲线，即，该灰度曲线具有通过使用图12的流程图所述的灰度曲线G5的特性和灰度曲线G6的特性，如图20所示。

在步骤S75，控制单元17根据步骤S74中选择的灰度曲线G7，对经受步骤S73中的图像处理的图像数据执行灰度转换处理。即，控制单元17通过使用其中将减弱对比度的特性(对应于G6)添加到普通特性(对应于G5)的单一灰度曲线，仅执行一次第一灰度转换处理。

在步骤S76和步骤S77，控制单元17执行与图12的流程图中的步骤S38和步骤S39相同的处理。通过这种构造，可以获得与第二实施例相同的效果。

注意，在上述第二至第四实施例中所述的图像处理装置可以通过计算机和图像处理程序，以软件方式实现。在这种情况下，图12的流程图中所述的步骤S34和后续步骤中的处理的一部分或全部可以配置成由计算机实现。另外，图16的流程图中所述的步骤S54和后续步骤中的处理的一部分或全部可以配置成由计算机实现。此外，图19的流程图中所述的步骤S74和后续步骤中的处理的一部分或全部可以配置成由计算机实现。

此外，本发明能类似地应用于如下的情形，其中，待处理的图像是已经使用在上述第二至第四实施例中所述的灰度曲线G5，经受灰度转换处理的图像。在这种情况下，图12的流程图中所述的步骤S36和后续步骤中的处理的一部分或全部可以配置成由计算机实现。另外，图16的流程图中所述的步骤S56和后续步骤中的处理的一部分或全部可以配置成由计算机实现。

此外，在上述实施例的每一个中，已经说明了在电子照相机1中实现本发明的技术的例子。然而，本发明不限于该例子。例如，本发明能类似地应用于小型电子照相机、拍摄运动图像的摄影机等。

注意本发明能经各种其他形式实现，而不背离其精神或主要特征。因此，上述实施例的每一个在所有方面仅是示例而不应当解释为限制。本发明的范围由权利要求示出并且完全不受说明书的限制。此外，属于权利要求的等效范围的所有变形或改进均落在本发明中。

附图标记说明

1：电子照相机  2：摄影透镜  14：成像传感器  17：控制单元

Claims (18)

1.一种成像装置，包括：

成像单元，捕捉被摄体图像并生成图像数据；

选择单元，选择在所述图像数据的暗部灰度上不执行校正的第一拍摄模式和在所述图像数据的暗部灰度上执行校正的第二拍摄模式的任意一个模式；

灰度转换处理单元，当选择所述第一拍摄模式时，根据第一输入-输出特性，执行灰度转换处理，以及当选择所述第二拍摄模式时，根据第二输入-输出特性，执行灰度转换处理，所述第二输入-输出特性包括如下的特性，即，对于相同的输入电平，实现低于所述第一输入-输出特性的输出电平的特性，并且包括改变对比度的特性；

低通处理单元，当选择所述第二拍摄模式时，通过对由所述灰度转换处理单元根据所述第二输入-输出特性执行了所述灰度转换处理的图像数据执行低通滤波，产生低通图像，以及

校正单元，通过使用低通处理单元产生的低通图像执行校正，以便提高由所述灰度转换处理单元根据所述第二输入-输出特性执行过所述灰度转换处理的所述图像数据的暗部灰度的亮度。

2.如权利要求1所述的成像装置，其中，

在所述第二输入-输出特性中的改变对比度的特性包括减小灰度的中间部分中的对比度的特性。

3.如权利要求1所述的成像装置，其中，

由具有对于相同的输入电平，实现低于所述第一输入-输出特性的输出电平的特性的灰度曲线和具有改变对比度的特性的灰度曲线，或者由具有对于相同的输入电平，实现低于所述第一输入-输出特性的输出电平的特性和改变对比度的特性的单一灰度曲线，限定所述第二输入-输出特性。

4.如权利要求1所述的成像装置，进一步包括：

确定单元，根据所述第二输入-输出特性，确定通过所述校正单元的暗部灰度的亮度提高量，其中

所述校正单元根据所述亮度提高量，校正所述图像数据的暗部灰度。

5.如权利要求4所述的成像装置，其中，

所述确定单元根据所述第二输入-输出特性中的改变对比度的特性，获得表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的调整程度，以及根据所获得的调整程度，确定所述亮度提高量。

6.一种图像处理方法，使用计算机在待处理的图像数据上实现图像处理，所述方法包括通过计算机实现的下述步骤：

获得所述图像数据的获得步骤；

确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性的确定步骤；

根据所述输入-输出特性，在所述图像数据上执行所述灰度转换处理的灰度转换处理步骤；

通过对由所述灰度转换处理步骤执行了所述灰度转换处理的图像数据执行低通滤波，产生低通图像的步骤；以及

对所述低通图像执行校正的校正步骤。

7.如权利要求6所述的图像处理方法，其中：

所述获得步骤，与所述图像数据一起，获得表示在所述图像数据的暗部灰度上不执行校正的第一拍摄模式和在所述图像数据的暗部灰度上执行校正的第二拍摄模式之间，由哪一种模式生成所述图像数据的信息；

当在所述第一拍摄模式中生成所述图像数据时，所述确定步骤将第一输入-输出特性确定为所述输入-输出特性，以及当在所述第二拍摄模式中生成所述图像数据时，将第二输入-输出特性确定为所述输入-输出特性，所述第二输入-输出特性包括如下的特性，即，对相同的输入电平，实现低于所述第一输入-输出特性的输出电平的特性，并且包括改变对比度的特性；以及

所述校正步骤，当在所述第二拍摄模式中生成所述图像数据时，执行校正以便提高在所述灰度转换处理步骤中根据所述第二输入-输出特性执行过所述灰度转换处理的所述图像数据的暗部灰度的亮度。

8.如权利要求7所述的图像处理方法，其中：

所述第二输入-输出特性中的改变对比度的特性包括减小灰度的中间部分中的对比度的特性。

9.如权利要求8所述的图像处理方法，其中：

由具有对于相同输入电平，实现低于所述第一输入-输出特性的输出电平的特性的灰度曲线和具有改变对比度的特性的灰度曲线，或者由具有对于相同的输入电平，实现低于所述第一输入-输出特性的输出电平的特性和改变对比度的特性的单一灰度曲线，限定所述第二输入-输出特性。

10.如权利要求7所述的图像处理方法，进一步包括：

确定步骤，根据所述第二输入-输出特性，确定通过所述校正步骤的暗部灰度的亮度提高量，其中

所述校正步骤根据所述亮度提高量，校正所述图像数据的暗部灰度。

11.如权利要求10所述的图像处理方法，其中：

所述确定步骤根据所述第二输入-输出特性中的改变对比度的特性，获得表示图像的局部区域中的对比度的局部对比度的调整程度，以及根据所获得的调整程度，确定所述亮度提高量。

12.如权利要求6所述的图像处理方法，其中：

所述确定步骤彼此关联地确定所述输入-输出特性和在执行增强局部对比度的校正中的增强程度，所述局部对比度表示图像的局部区域中的对比度，以及

所述校正步骤基于所述增强程度对执行过所述灰度转换处理的所述图像数据执行增强所述局部对比度的校正。

13.如权利要求12所述的图像处理方法，其中：

所述输入-输出特性包括如下的特性，即，在所述特性中，在灰度的中间部分添加减小对比度的特性。

14.如权利要求13所述的图像处理方法，其中：

由具有普通特性的灰度曲线和具有减小对比度的特性的灰度曲线，或由其中将减小对比度的特性添加到普通特性的单一灰度曲线，限定所述输入-输出特性。

15.如权利要求13所述的图像处理方法，其中：

所述确定步骤确定所述增强程度以便当减小对比度的程度越大时，所述增强程度变得越大，以及确定所述增强程度以便当减小对比度的程度越小时，所述增强程度变得越小。

16.一种图像处理方法，使用计算机在待处理的图像数据上实现图像处理，所述方法包括通过计算机实现的下述步骤：

获得所述图像数据的获得步骤；

确定步骤，彼此关联地确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性和在执行增强局部对比度的校正中的增强程度，所述局部对比度表示图像的局部区域中的对比度；

根据所述输入-输出特性，在所述图像数据上执行所述灰度转换处理的灰度转换处理步骤；

通过对由所述灰度转换处理步骤执行了所述灰度转换处理的图像数据执行低通滤波，产生低通图像的步骤；以及

基于所述增强程度，对所述低通图像执行增强所述局部对比度的校正的校正步骤。

17.一种图像处理装置，包括：

获得单元，获得待处理的图像数据；

确定单元，彼此关联地确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性和在执行增强局部对比度的校正中的增强程度，所述局部对比度表示图像的局部区域中的对比度；

灰度转换处理单元，根据所述输入-输出特性，在所述图像数据上执行所述灰度转换处理；

低通处理单元，通过对由所述灰度转换处理单元执行了所述灰度转换处理的图像数据执行低通滤波，产生低通图像，以及

校正单元，基于所述增强程度，在所述低通图像上执行增强所述局部对比度的校正。

18.一种图像处理方法，包括：

获得过程，获得待处理的图像数据；

确定过程，彼此关联地确定将用于灰度转换处理的输入-输出特性和在执行增强局部对比度的校正中的增强程度，所述局部对比度表示图像的局部区域中的对比度；

灰度转换处理过程，根据所述输入-输出特性，在所述图像数据上执行所述灰度转换处理；

通过对由所述灰度转换处理过程执行了所述灰度转换处理的图像数据执行低通滤波，产生低通图像的处理；以及

校正过程，基于所述增强程度，对所述低通图像上执行增强所述局部对比度的校正。

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