CN102316331A - 图像处理装置以及图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像处理装置以及图像处理方法。曝光条件分别不同的多个图像的数据被分离成多个亮度图像的数据和多个色差图像的数据之后输入到合成部(11)。亮度分量合成部(21)对曝光条件分别不同的多个图像的数据进行平均化/平滑化，利用该平滑化后的平均亮度数据，设定曝光条件分别不同的多个图像的数据的合成比率。并且，利用该设定的合成比率，以关注像素为单位对分离后的多个亮度图像的数据进行合成。另一方面，色差分量合成部(22)以在亮度分量合成部(21)中使用的合成比率对分离后的多个色差图像的数据进行合成。
Description
技术领域
本发明涉及使用改变曝光条件来进行连续拍摄的多个图像，从而生成放大了动态范围的合成图像的技术。
背景技术
近几年，以提高鉴赏时的播放效果为目的，对拍摄到的图像进行了各种图像处理。
并且，作为这样的图像处理，公知有在特开2006-345509号公报中介绍的适当合成曝光条件不同的图像来生成无白斑和黑块的图像(以下将这样的图像称作HDR(High Dynamic Range)图像)的处理。
但是，上述的合成技术并没有调整到适当的彩度(saturation)。
发明内容
本发明鉴于上述情况而完成，目的在于提供一种白斑和黑块少且彩度也被适当调整的HDR图像。
为了达到上述目的，本发明的第1观点的图像合成装置的特征在于，具备：分离单元，其将使曝光条件不同且以相同的视场角拍摄到的多个图像的数据，分别分离成由在预定的色空间内规定的亮度分量构成的多个第一图像的数据、和由其他分量构成的多个第二图像的数据；第一合成单元，其利用预定的合成比率，对通过该分离单元进行分离之后的曝光条件分别不同的多个第一图像的数据进行合成；和第二合成单元，其利用由所述第一合成单元进行合成时的预定的合成比率，对曝光条件分别不同的多个第二图像的数据进行合成。
此外，为了达到上述目的，本发明的第2观点的图像合成方法的特征在于，包括：分离步骤，将使曝光条件不同且以相同的视场角拍摄到的多个图像的数据，分别分离成由在预定的色空间内规定的亮度分量构成的多个第一图像的数据、和由其他分量构成的多个第二图像的数据；第一合成步骤，利用预定的合成比率，对通过该分离步骤分离之后的曝光条件分别不同的多个第一图像的数据进行合成；和第二合成步骤，利用在所述第一合成步骤中进行合成时的预定的合成比率，对曝光条件分别不同的多个第二图像的数据进行合成。
此外，为了达到上述目的，本发明的第3观点的程序产品的特征在于，使计算机作为下述单元发挥作用：分离单元，其将使曝光条件不同且以相同的视场角拍摄到的多个图像的数据，分别分离成由在预定的色空间内规定的亮度分量构成的多个第一图像的数据、和由其他分量构成的多个第二图像的数据；第一合成单元，其利用预定的合成比率，对通过该分离单元进行分离之后的曝光条件分别不同的多个第一图像的数据进行合成；和第二合成单元，其利用由所述第一合成单元进行合成时的预定的合成比率，对曝光条件分别不同的多个第二图像的数据进行合成。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的电路结构图。
图2是表示执行本发明的合成处理的功能的功能结构的功能模块图。
图3是表示了设定合成比率的表格的一例的图。
图4A表示曝光不足的亮度图像的一例。
图4B表示通过连续拍摄以与图4A的图像的视场角(field angle)相同的视场角拍摄到的适当曝光的亮度图像。
图4C表示通过连续拍摄以与图4A、4B的图像的视场角相同的视场角拍摄到的过度曝光的亮度图像。
图4D表示平均亮度图像。
图4E表示平滑化之后的平均亮度图像。
图4F表示合成亮度图像。
图5是表示反映了调整增益的状态下的合成比率的表格的一例的图。
图6A、6B是表示基于调整增益的明亮度调整效果的图。
图7A～7C是表示对比度强调的效果的图。
图8是表示图2的色差分量合成部所执行的UV分量合成处理的流程的一例的流程图。
图9是表示本发明的图像处理装置的一实施方式所涉及的图像处理装置的硬件结构的框图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的一实施方式。
图1是本发明的一实施方式所涉及的具备图像处理装置的摄像装置的电路结构图。
该摄像装置具备摄像部1、驱动控制部2、CDS/ADC3、键输入部4、显示部5、图像记录部6、程序存储器7、RAM8、控制部9、图像处理部10。
键输入部4具备用于检测拍摄者的记录指示的快门键41。图像处理部10具备与本发明的特征结构相对应的合成部11。这些部件经由总线连接。
在图1中，摄像部1内置有：CMOS等图像传感器；设置在该图像传感器上的RGB的滤色器；驱动器，其通过来自驱动控制部2的控制，将光强度作为电荷的蓄积而保持一定时间，并向CDS/ADC3输出这些信号作为模拟摄像信号。
并且，摄像部1通过检测经过了快门键41、控制部9、驱动控制部2的拍摄者的拍摄指示，在改变曝光条件(快门速度或者光圈值)的同时，获取包含曝光不足(underexposure image data)、适当曝光(correct exposureimage data)、过度曝光(overexposure image data)的多个图像(彩色图像)。
CDS/ADC3是输入与从摄像部1输出的被摄体的光学像对应的模拟摄像信号的电路。CDS/ADC3构成为包括：保持所输入的摄像信号的CDS、放大该摄像信号的增益调整放大器(AGC)、将放大的摄像信号转换成数字摄像信号的A/D转换器(ADC)。
另外，对与增益调整放大器的调整相关的控制也是基于来自驱动控制部2的指示执行的。因此，即使在曝光条件相同的情况下获取多张图像，也能够生成依次改变RGB的增益调整放大器或图像的颜色而得到的多个条件不同的图像。
键输入部4除了上述的快门键41之外，还具备用于检测向以本发明的图像的获取或记录为目的拍摄模式的切换、显示的切换等的各种按键。
显示部5具有显示合成处理后的图像的功能。
图像记录部6执行本发明所涉及的合成处理之后，存储以JPEG方式进行编码的图像数据(图像文件)。
程序存储器7存储由控制部9、图像处理部10执行的程序，并根据需要由控制部9读出。
RAM8具有暂时保持通过各种处理产生的处理中的数据的功能。
控制部9控制摄像装置整体的处理动作。
图像处理部10除了执行图像数据的编码/译码处理之外，还具备执行本发明的合成处理的合成部11。
接着，利用图2的功能框图说明执行合成处理的功能。
在本实施方式中所说的合成处理是指如下的处理：对曝光条件各不相同的多个图像的数据(曝光不足、适当曝光、过度曝光)适当地改变合成比率的同时，通过进行像素加法运算合成，生成HDR图像的数据。
特别是在本实施方式的HDR合成处理中，针对改变曝光条件的同时进行连续拍摄而得到的多个图像，在表示由YUV色空间规定的亮度分量的亮度信号(Y)、和除此之外的分量具体为蓝色分量的色差差分信号(U)以及红色分量的色差差分信号(V)这三要素分量中，将这些图像的数据分别分离成亮度分量和色差分量，从而，不仅以像素单位合成该分离后的多个亮度分量，还以像素单位合成多个色差分量。
这样合成的结果，得到的HDR图像的数据具有幅度宽的动态范围，并且成为彩度也被适当调整的数据。
合成部11对适当曝光的图像的数据、过度曝光的图像的数据和曝光不足的图像的数据进行合成。
这里，适当曝光不是指仅包括摄像条件中的适当曝光，而是指拍摄过度曝光图像的数据时的曝光条件和拍摄曝光不足的图像的数据时的曝光条件的中间的曝光。
此外，将上述适当曝光图像的数据中的仅亮度分量的图像数据定义为适当曝光的亮度图像的数据(correct exposure luminance component imagedata)，将上述过度曝光图像的数据中的仅亮度分量的图像数据定义为过度曝光的亮度图像的数据(overexposure luminance component imagedata)，将上述曝光不足的图像的数据中的仅亮度分量的图像数据定义为曝光不足的亮度图像的数据(underexposure luminance component imagedata)。
此外，将上述适当曝光图像的数据中的仅色差分量的图像数据定义为适当曝光的色差图像的数据(correct exposure color-difference componentimage data)，将上述过度曝光图像的数据中的仅色差分量的图像数据定义为过度曝光的色差图像的数据(overexposure color-difference componentimage data)，将上述曝光不足的图像的数据中的仅色差分量的图像数据定义为曝光不足的色差图像的数据(underexposure color-differencecomponent image data)。
在图2中，适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据、曝光不足的亮度图像的数据、适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据、以及曝光不足的色差图像的数据是通过分别处理连续拍摄后的摄像图像的数据而输入的。
如图2所示，合成部11具备亮度分量合成部21和色差分量合成部22。
亮度分量合成部21通过对适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据以及曝光不足的亮度图像的数据的每一个进行合成，从而生成合成亮度图像的数据。另外，以下，将生成合成亮度图像的数据的一系列处理称作亮度分量合成处理。
另一方面，色差分量合成部22通过对适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据以及曝光不足的色差图像的数据的每一个进行合成，从而生成合成色差图像的数据。另外，以下，将生成合成色差图像的数据的一系列处理称作色差分量合成处理。
从合成部11输出通过亮度分量合成处理生成的合成亮度图像的数据，并且输出通过色差分量合成处理生成的合成色差图像的数据。
另外，在亮度分量合成处理中，根据预定的合成比率，对适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据以及曝光不足的亮度图像的数据的每一个进行合成。
例如，在适当曝光亮度图像、过度曝光亮度图像、以及曝光不足亮度图像的各自的数据的合成比率分别为70％、30％、0％的情况下，对适当曝光亮度图像的数据的70％和过度曝光亮度图像的数据的30％进行混合而得到的数据成为合成亮度图像的数据。
另一方面，在色差分量合成处理中，也根据预定的合成比率，对适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据、以及曝光不足的色差图像的数据的每一个进行合成，由此调整彩度。
在本实施方式中，将在上述的亮度分量合成处理中使用的合成比率直接作为色差分量合成处理的合成比率来使用。
另外，也可以与亮度分量合成处理中使用的合成比率独立地设定色差分量合成处理中使用的合成比率。
接着，详细说明构成合成部11的亮度分量合成部21和色差分量合成部22。
首先，详细说明亮度分量合成部21。
亮度分量合成部21具备平均化部31、ε滤波部32、合成部33、增益设定部34、减法运算部35、对比度强调部36、边缘强调部37。
平均化部31对适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据以及曝光不足的亮度图像的数据的每一个进行平均化，其结果，将得到的图像的数据(以下称作“平均亮度图像的数据”)提供给ε滤波部32。
ε滤波部32对从平均化部31提供的平均亮度图像的数据进行ε滤波(非线性滤波)，从而生成被平滑化后的图像的数据，并提供给合成部33和减法运算部35。
从ε滤波部32输出的被平滑化后的平均亮度图像的数据被用作决定合成部33中的合成比率的材料。
合成部33以预定的合成比率对适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据以及曝光不足的亮度图像的数据的每一个进行合成。
具体而言，例如，在分别构成适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据、以及曝光不足的亮度图像的数据的各像素中，合成部33将存在于同一位置(坐标)的像素分别设定为关注像素，并对各个关注像素分别设定合成比率，以设定的各个合成比率，并以像素值电平对各个关注像素进行合成。
图3表示在程序存储器7中保存的设定合成比率的表格的一例。
在图3中，横轴表示平均亮度图像的亮度值(0～255范围内的值)，纵轴表示合成比率(％)。
用实线描绘的线表示应用于适当曝光亮度图像的适当曝光亮度图像用合成比率“Rate(correct)”。
用虚线描绘的线表示应用于过度曝光亮度图像的过度曝光亮度图像用合成比率“Rate(over)”。
用单点划线描绘的线表示应用于曝光不足亮度图像的曝光不足亮度图像用合成比率“Rate(under)”。
合成部33基于平均亮度图像的数据的亮度值，分别设定“Rate(correct)”、“Rate(over)”以及“Rate(under)”。
例如，在平均亮度图像的数据的亮度值低的情况下，按照以过度曝光的曝光条件拍摄到的图像的数据的合成比率变高的方式，设定“Rate(over)”、“Rate(correct)”以及“Rate(under)”。
此外，在平均亮度图像的数据的亮度值高的情况下，按照以曝光不足的曝光条件拍摄到的图像的数据的合成比率变高的方式，设定“Rate(over)”、“Rate(correct)”以及“Rate(under)”。
此外，合成的关注像素的亮度的合成值“Y(mix)”是通过以下的式(1)运算后决定的。
Y(mix)＝Rate(under)*Y(under)+Rate(correct)*Y(correct)+Rate(over)*Y(over) …(1)
Y(under)：曝光不足的亮度图像的数据的关注像素的亮度值
Y(correct)：适当曝光的亮度图像的数据的关注像素的亮度值
Y(over)：过度曝光的亮度图像的数据的关注像素的亮度值
并且，合成部33在适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据以及曝光不足的亮度图像的数据之间，将存在于同一坐标的像素依次设定为关注像素，每当进行该设定时反复进行上述的一系列处理，从而生成合成亮度图像的数据。
图4A～4F表示通过合成部33的处理得到的图像。
图4A表示曝光不足的亮度图像的一例。
图4B表示通过连续拍摄以与图4A的图像的视场角相同的视场角拍摄到的适当曝光的亮度图像。
图4C表示通过连续拍摄以与图4A、4B的图像的视场角相同的视场角拍摄到的过度曝光的亮度图像。
图4D表示平均亮度图像。
图4E表示被平滑化后的平均亮度图像。
图4F表示合成亮度图像。
合成部33调整这样生成的合成亮度图像的数据的明亮度。
具体而言，作为对合成亮度图像的数据的明亮度进行调整的增益，增益设定部34设定应用于适当曝光的亮度图像的数据的调整增益“Gain(correct)”、应用于过度曝光的亮度图像的数据的调整增益“Gain(over)”、以及应用于曝光不足的亮度图像的数据的调整增益“Gain(under)”。
分别在Rate(correct)、Rate(over)、以及Rate(under)上，乘以由增益设定部34设定的各调整增益“Gain(correct)”、“Gain(over)”以及“Gain(under)”。由此，调整合成亮度图像的数据的明亮度。
图5表示乘以了各调整增益“Gain(correct)”、“Gain(over)”以及“Gain(under)”后的Rate(correct)、Rate(over)以及Rate(under)的表格的一例。
图5的表格是在图3的表格中设定了“Gain(over)”＝2.0、“Gain(correct)”＝1.5、以及“Gain(under)”＝1.0的结果。
图6A表示没有乘以各调整增益“Gain(correct)”、“Gain(over)”、以及“Gain(under)”时的合成图像的数据，即基于图3的表格合成的合成图像。
图6B表示乘以了各调整增益“Gain(correct)”、“Gain(over)”、以及“Gain(under)”时的合成图像的数据，即基于图5的表格合成的合成图像。
图6B的合成图像的数据与图6A的合成图像的数据相比，被以暗部为中心变亮的方式进行了调整。
在图2中，向减法运算部35提供从平均化部31输出的平均亮度图像的数据。
减法运算部35运算平均亮度图像的数据与被平滑化后的平均亮度图像的数据的差分，并将得到的结果即差分数据作为对比度分量而输出到对比度强调部36。
对比度强调部36对从合成部33输出的合成亮度图像的数据的各关注像素，加上从减法运算部35输出的对比度分量。
此外，对比度强调部36为了防止如上述那样相加对比度分量而产生白斑或黑块，根据合成亮度图像的数据的亮度值，调整对比度分量的相加量。
另外，用下述的式(2)表示被相加且被调整的对比度分量“Y(c)”。
Y(c)＝Y(ave)-Y(ave)ε+C …(2)
Y(ave)：平均亮度图像的数据的对比度分量
Y(ave)ε：被平滑化后的平均亮度图像的数据的对比度分量
C：常数(＝127)
此外，用下述的式(3)表示由此从对比度强调部36输出的合成亮度图像的数据的关注像素的像素值Y(r)。
Y(r)＝Y(mix)+(Y(c)-C)*add_lev …(3)
add_lev：对处理对象的关注像素的相加量
由此，对比度强调部36根据式(3)运算对比度强调后的合成图像的关注像素的像素值Y(r)。
此时的相加量add_lev是根据从合成部33输出的合成亮度图像的数据的关注像素的亮度值、和预先在程序存储器7中准备的用于设定相加量的表格设定的。
图7A示出用对比度分量表现的图像的一例。
图7B表示在对比度强调部36进行对比度强调处理前的合成亮度图像。
图7C表示在对比度强调部36进行对比度强调后的合成亮度图像。
进一步将这样由对比度强调部36生成的对比度强调后的合成亮度图像的数据提供给边缘强调部37。
边缘强调部37对于因平均化部31的处理而边缘分量不足的合成亮度图像的数据，根据各合成比率彼此之比，以关注像素为单位实施边缘强调的处理。
具体而言，边缘强调部37进行如下设定：适当曝光用合成比率“Rate(correct)”和过度曝光用合成比率“Rate(over)”的比率、或者适当曝光用合成比率“Rate(correct)”和曝光不足用合成比率“Rate(under)”的比率越接近相同的比，则将强调等级设定得越大，由此对合成亮度图像的数据的各关注像素进行边缘强调处理。
另外，在事先对适当曝光的亮度图像的数据、过度曝光的亮度图像的数据以及曝光不足的亮度图像的数据的每一个实施边缘强调的情况下，省略边缘强调部37的处理。
由边缘强调部37实施了边缘强调处理的合成亮度图像的数据被作为亮度分量合成部21的输出数据而输出。
下面，详细说明色差分量合成部22。
如图2所示，色差分量合成部22具备合成比率获取部41、合成部42、彩度强调部43。
合成比率获取部41获取在亮度分量合成部21的合成部33中用于关注像素的合成的合成比率“Rate(over)”、“Rate(correct)”以及“Rate(under)”。
此外，合成比率获取部41获取乘以了由增益设定部34设定的各调整增益“Gain(correct)”、“Gain(over)”以及“Gain(under)”后的各合成比率“Rate(over)”、“Rate(correct)”以及“Rate(under)”(参照图5)。
另外，合成比率获取部41也可以根据需要设定基于图3的表格设定的合成比率，即，使用了由增益设定部34设定的调整增益的明亮度调整前的合成比率。
合成部42直接利用由合成比率获取部41获取到的合成比率，即在亮度分量合成部21的合成部33中用于关注像素的合成的合成比率，以关注像素为单位对适当曝光的UV图像的数据、过度曝光的色差图像的数据、以及曝光不足的色差图像的图像数据各自的像素值进行合成。
合成部42通过运算下述式(4)，从而运算被合成的关注像素的色差分量的合成值UV(mix)。
UV(mix)＝Rate(under)*UV(under)+Rate(correct)*UV(correct)+Rate(over)*UV(over) …(4)
UV(under)：曝光不足的亮度图像的数据的关注像素的亮度值
UV(correct)：适当曝光的亮度图像的数据的关注像素的亮度值
UV(over)：过度曝光的亮度图像的数据的关注像素的亮度值
以下，将这样通过色差分量合成部22的合成部42生成的合成图像的数据称作“合成色差图像的数据”。
另外，UV合成部22可以与亮度分量合成部21同步地工作，但是也可以不同步地工作。
在不同步地工作的情况下，例如在缓冲器(未图示)中暂时蓄积亮度分量合成部21中所使用的各合成比率Rate(correct)、Rate(over)、以及Rate(under)，合成比率获取部41获取在该缓冲器中蓄积的合成比率。
此时，从蓄积在缓冲器中的1以上的每个像素的合成比率中，将合成部42能够识别的对与色差图像侧的关注像素相同坐标的亮度图像内的像素应用的合成比率的组合，进一步设置在合成部11中。
将由合成部42生成的合成色差图像的数据提供给彩度强调部43。
彩度强调部43通过在合成色差图像的关注像素的像素值上乘以预定的增益，从而强调关注像素的彩度。
这样，彩度强调部43的处理单位也是关注像素，对作为关注像素而设定的每个像素设定增益。详细而言，在彩度等级低时和彩度等级高时抑制强调的增益。
另外，希望彩度强调部43进行的强调等级是采用在从YUV空间转换的HSV空间内计算出的S值来进行强调的。
其中，若考虑处理的负担，则按照如式(5)的函数所示那样，采用U值和V值的绝对值中大的一方。
S_lev＝max(|U_mix|，|V_mix|) …(5)
S_lev：彩度等级
U_mix：合成色差图像的关注像素的U值
V_mix：合成色差图像的关注像素的V值
因此，在合成色差图像的数据中将低彩度和高彩度的区域的像素设定为关注像素的情况下，增益被抑制。
由此，能够防止因增益引起的色饱和、针对灰色区域的不需要的彩度强调。
由彩度强调部43强调了彩度后的合成色差图像的数据被作为色差分量合成部22的输出数据而输出。
参照图8的流程图，说明具有这样的结构的图2的色差分量合成部22所执行的色差分量合成处理。
在步骤S1中，色差分量合成部22在分别构成适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据以及曝光不足的色差图像的数据的像素之中，将位于预定的坐标的像素设定为关注像素。
(将位于与色差图像的关注像素的坐标相同坐标的亮度图像内的像素也设定为亮度图像的关注像素。)
在步骤S2中，色差分量合成部22判定是否执行了对亮度图像的关注像素的亮度分量合成处理。
在正在对亮度图像的关注像素执行亮度分量合成处理的情况下，在步骤S2中判定为否，处理返回步骤S2。
即，在正在对亮度图像的关注像素执行亮度分量合成处理的情况下，反复执行步骤S2的判定处理，色差分量合成处理成为待机状态。
之后，在对亮度图像的关注像素的亮度分量合成处理结束的情况下，在步骤S2中判定为是，处理进入步骤S3。
在步骤S3中，色差分量合成部22的合成比率获取部41获取在对亮度图像的关注像素的亮度分量合成处理中所使用的合成比率。
即，在对关注像素运算了上述的式(1)时，由合成比率获取部41获取Rate(correct)、Rate(over)、Rate(under)的每一个。
在步骤S4中，合成比率获取部41在曝光分别不同的多个色差图像的数据中获取各关注像素的数据。
即，在本实施方式中，获取适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据以及曝光不足的色差图像的数据中的各关注像素的数据。
在步骤S5中，合成比率获取部41通过利用在步骤S3的处理中获取到的合成比率Rate(correct)、Rate(over)以及Rate(under)，合成适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据以及曝光不足的色差图像的数据，从而生成合成色差图像的数据。
在步骤S6中，彩度强调部43对合成色差图像的数据实施彩度强调处理。
在步骤S7中，色差分量合成部22判定是否作为关注像素而设定了所有的像素并进行了处理。
在构成适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据以及曝光不足的色差图像的数据的每一个的像素数据中，若还存在未被设定为关注像素并处理的像素的数据，则在步骤S7中判定为否，处理返回步骤S2，反复进行之后的处理。
即，每当分别将构成适当曝光的色差图像的数据、过度曝光的色差图像的数据以及曝光不足的色差图像的数据的像素依次设定为关注像素时，反复执行步骤S1至S7的循环处理，逐渐生成合成色差图像的数据。
并且，若在步骤S1的处理中将最后的像素设定为关注像素，并执行步骤S2至S6的处理，则合成色差图像的数据完成，因此在接下来的步骤S7中判定为是，色差分量合成处理结束。之后，被合成处理后的图像与上述合成亮度图像的数据一起组成文件，被记录在图像记录部6中。
如以上说明，在将曝光分别不同的多个图像的数据分离成由亮度分量构成的多个亮度图像的数据、和由色差分量构成的多个色差图像的数据的情况下，图2的亮度分量合成部21利用预定的合成比率对分离后的多个亮度图像的数据进行合成。另一方面，色差分量合成部22利用与亮度分量合成部21相同(或大致相等)的合成比率对分离后的多个色差图像的数据进行合成。
由此，不仅获得了亮度被调整后的合成亮度图像的数据，还能获得彩度被调整后的合成色差图像的数据，因此，将这些进行组合而得到的HDR合成图像的数据与现有技术相比，具有白斑和黑块少的幅度宽的动态范围，并且成为彩度也被适当调整的图像的数据。
特别是，亮度分量合成部21利用按坐标不同的合成比率来对多个亮度图像内的同一坐标的各像素的数据进行合成，色差分量合成部22对于多个色差图像内的同一坐标的各像素的数据，利用与该坐标相同的色差图像内的坐标用的合成比率来进行合成，从而可进行每个像素的适当调整，因此效果也是显著的。
另外，本发明并不限于上述实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等包含在本发明内。
例如，在上述的实施方式中，作为进行亮度分量合成处理时所使用的平均亮度图像的数据，对曝光不同的多个亮度图像的数据被平均化后的平均亮度图像的数据使用了由ε滤波器平滑化之后的数据。
但是，平均亮度图像的数据并不特别限于此，也可以对平均亮度图像的数据使用实施了通常的LPF(Low Pass Filter)的数据，从而代替ε滤波器。
但是，比起通常的LPF，优选如本实施方式那样采用ε滤波器。以下，说明优选的理由。
即，在亮度分量合成部21进行的Y分量合成处理中，在对比度强调部36进行对比度强调或者其前一级的合成部33生成合成亮度图像的数据时，会产生过冲(overshoot)或下冲(undershoot)的情形。
起到减轻这样的过冲或下冲的产生的效果的就是ε滤波器。即，ε滤波器通过将关注像素与其周边的像素之间的像素值的差分用作局部信息，从而与通常的LPF相比，能够在维持了亮度差大的区域的情况下，仅使亮度差小的区域有效淡化。由此，能够起到减轻过冲或下冲的产生的效果。
另外，由于亮度分量合成部21执行Y分量合成处理来生成适当的合成亮度图像的数据，因此需要模糊量(blurring)大的平均亮度图像的数据。由于作为用于生成这样的数据的ε滤波器要求大的尺寸，因此有时处理量和处理时间的增加会成为问题。
在需要不产生这样的问题或者需要减轻这样的问题的情况下，虽然未图示，但是也可以在合成部11中设置使从平均化部31输出的平均亮度图像的数据的尺寸，例如缩小至QVGA(Quarter VGA)的缩小部。此时，由于ε滤波部32对缩小后的图像的数据进行ε滤波，因此能够减小该ε滤波器的尺寸，其结果，可减少处理量和处理时间。另外，由于ε滤波部32的输出数据的尺寸也是QVGA，因此还需要在合成部11中设置将该输出数据的尺寸放大到原来的尺寸的放大部。
另外，此时，由于随着缩小部的缩小率和放大部的放大率变大，判定用亮度图像的边缘会变得缓慢，因此需要注意这会使上述的ε滤波器的效果即过冲和下冲的减轻效果稍微降低。
此外，例如，在上述的实施方式中，作为曝光分别不同的多个图像的数据合成了三张图像的数据，但是作为合成对象的图像的数据的数量并不特别限于此。即，本发明能够更广泛应用于合成两张以上的任意数量的图像的数据。
此外，在上述的实施方式中，在合成处理时没有考虑脸部图像区域的存在，但是可以利用公知的脸部图像区域检测技术，至少在摄像时和合成处理时的一种情况下检测脸部图像区域，从而进行考虑到该检测出的脸部图像的明亮度的摄像控制、或者合成处理控制。
在拍摄时检测脸部图像区域的例子中，按照以适当设定脸部的明亮度的曝光设定为中心，通过摄像来获取适当曝光、曝光不足以及过度曝光图像数据的方式进行控制。并且，在合成时，能够按照针对脸部部分采用以适当曝光获取到的亮度图像数据的方式设定合成比率。
此外，在进行合成处理时，也可以对获取到的所有图像数据尝试脸部图像区域的检测。
只要能够从至少一张中检测出脸部图像区域即可，但是在从多张中检测出的情况下，从其中包含脸部图像区域的图像数据之中，选择最接近成为适当曝光的图像数据的图像数据。
另外，为了减轻上述选择处理，也可以选择曝光值接近以适当曝光值拍摄到的图像的数据且明亮的图像。
并且，测量选择出的图像数据中的脸部图像区域的明亮度平均值，与该测量出的曝光相应地应用非线性伽马变换等，从而在多张图像数据中选择在合成处理中采用的过度曝光以及曝光不足的各亮度图像的数据。
此外，将合成比率设定为以脸部图像区域的明亮度为中心的合成比率。
并且，这样对亮度图像的数据设定了合成比率之后，与该合成比率相应地对色差图像进行合成处理，施加彩度强调。
另外，成为合成对象的曝光分别不同的多个图像的数据并非限于上述的各图所示的具体例。例如，在对成为合成对象的多个图像的数据进行摄像时的曝光的设定并非限于上述的各图所示的具体例，若曝光分别不相同，则可以是任意的设定。
此外，在上述的实施方式中并没有特别涉及，但是对于曝光分别不同的多个图像的数据而言，在考虑合成时，优选预先修正位置偏移。
此外，例如，在上述的实施方式中，以数码相机为例说明了应用了本发明的图像处理装置。
但是，本发明并非特别限于此，一般可普遍应用于具有图像处理功能的电子设备，例如，本发明可广泛应用于数字相框、个人计算机、便携型导航装置、便携式游戏机等。
换言之，上述的一系列处理可通过硬件来执行，也可通过软件来执行。
图9是表示通过软件执行上述的一系列处理时应用了本发明的图像处理装置的硬件结构的框图。
在图9的例子中，图像处理装置具备CPU(Central Processing Unit)201、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203、总线204、输入输出接口205、输入部206、输出部207、存储部208、通信部209、驱动器210。
CPU201根据在ROM202中记录的程序执行各种处理。或者，CPU201根据从存储部208加载到RAM203中的程序执行各种处理。
在RAM203中还适当存储CPU201执行各种处理时所需的数据等。
例如，在本实施方式中，将实现合成部11的功能的程序存储在ROM202或存储部208中。因此，CPU201通过执行基于这些程序的处理，能够实现合成部11的功能。
CPU201、ROM202以及RAM203是经由总线204互相连接的。该总线204上还连接有输入输出接口205。输入输出接口205上连接有输入部206、输出部207、存储部208以及通信部209。
输入部206由各种按钮等操作部构成，除了受理用户的指示操作外，还输入各种信息。
输出部207输出各种信息。例如，在输出部207中设有未图示的显示部，显示由合成部11的输出数据所表示的合成图像。
存储部208由硬盘或DRAM(Dynamic Random Access Memory)等构成，存储各种数据。
通信部209控制经由包括因特网的网络在与其它装置(未图示)之间进行的通信。
在输入输出接口205上还根据需要连接驱动器210，适当搭载由磁盘、光盘、光磁盘或半导体存储器等构成的可移动介质(removable media)211。由驱动器210从可移动介质211读出的程序根据需要被安装在存储部208中。此外，可移动介质211可以与存储部208同样地还存储在存储部208中存储的图像数据等各种数据。
在通过软件执行一系列处理的情况下，在计算机等中，从网络或记录介质安装构成该软件的程序。计算机也可以是组装到专用硬件中的计算机。此外，计算机也可以是通过安装各种程序从而能够执行各种功能的计算机，例如通用的个人计算机。
为了向用户提供程序，包含这种程序的记录介质不仅由与装置主体分开配置的可移动介质211构成，而且由可在预先组装到装置主体中的状态下提供给用户的记录介质等构成。可移动介质211例如由磁盘(包括软盘)、光盘或光磁盘等构成。光盘例如由CD-ROM(Compact Disk-ReadOnly Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)等构成。光磁盘由MD(Mini-Disk)等构成。此外，可在预先组装到装置主体中的状态下提供给用户的记录介质例如由记录有程序的ROM202或包含在存储部208中的硬件等构成。
另外，在本说明书中，记述在记录介质中记录的程序的步骤当然包括沿着它的顺序按时间序列进行的处理，但不一定是按时间序列进行的处理，也包括并行或独立执行的处理。
Claims (9)
1.一种图像合成装置，其特征在于，具备：
分离单元，其将使曝光条件不同且以相同的视场角拍摄到的多个图像的数据，分别分离成由在预定的色空间内规定的亮度分量构成的多个第一图像的数据、和由其他分量构成的多个第二图像的数据；
第一合成单元，其利用预定的合成比率，对通过该分离单元进行分离之后的曝光条件分别不同的多个第一图像的数据进行合成；和
第二合成单元，其利用由所述第一合成单元进行合成时的预定的合成比率，对曝光条件分别不同的多个第二图像的数据进行合成。
2.根据权利要求1所述的图像合成装置，其特征在于，还具备：
平均化单元，其对曝光条件不同的多个第一图像的数据进行平均化；
平滑化单元，其对该平均化后的图像的数据进行平滑化；和
合成比率设定单元，其利用由该平滑化单元平滑化后的图像的数据，设定所述预定的合成比率。
3.根据权利要求1所述的图像合成装置，其特征在于，还具备：
增益设定单元，其按所述多个第一图像的数据的每一个，设定对由所述第一合成单元进行合成后的第一图像的数据的明亮度进行调整的增益；和
合成比率调整单元，其通过在所述合成比率上乘以由该增益设定单元设定的增益来调整所述合成比率。
4.根据权利要求3所述的图像合成装置，其特征在于，
所述第二合成单元利用由所述合成比率调整单元调整后的所述合成比率，合成所述第二图像的数据。
5.根据权利要求1所述的图像合成装置，其特征在于，还具备：
处理单元，其将用于对由所述第二合成单元进行合成后的第二图像的数据的彩度进行强调的增益，乘到所述合成后的第二图像的数据上。
6.根据权利要求1所述的图像合成装置，其特征在于，
所述图像合成装置还具备第一图像区域检测单元，该第一图像区域检测单元从使曝光条件不同且以相同的视场角拍摄到的多个图像的数据中的至少一个图像的数据中，检测脸部图像区域，
所述第一合成单元在由所述第一图像区域检测单元检测出脸部图像区域时，基于针对该脸部图像区域而言成为适当明亮度的曝光条件的图像数据的明亮度，调整所述合成比率。
7.根据权利要求1所述的图像合成装置，其特征在于，还具备：
第二图像区域检测单元，其从拍摄到的图像数据中检测脸部图像区域；和
摄像控制单元，其按照以下方式进行控制，即：在由该第二图像区域检测单元检测出脸部图像区域时，按照针对该脸部图像区域而言成为适当明亮度的方式调整曝光值，并且以该调整后的曝光值为中心拍摄曝光条件分别不同的多个图像的数据。
8.根据权利要求1所述的图像合成装置，其特征在于，
所述第一合成单元对所述多个第一图像中存在于相同位置的各像素的数据，利用按坐标不同的合成比率进行合成，
所述第二合成单元对所述多个第二图像中存在于相同位置的各像素的数据，利用与该位置相同的所述第一图像内的位置用的所述合成比率进行合成。
9.一种图像合成方法，其特征在于，包括：
分离步骤，将使曝光条件不同且以相同的视场角拍摄到的多个图像的数据，分别分离成由在预定的色空间内规定的亮度分量构成的多个第一图像的数据、和由其他分量构成的多个第二图像的数据；
第一合成步骤，利用预定的合成比率，对通过该分离步骤分离之后的曝光条件分别不同的多个第一图像的数据进行合成；和
第二合成步骤，利用在所述第一合成步骤中进行合成时的预定的合成比率，对曝光条件分别不同的多个第二图像的数据进行合成。
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