CN104954771A - 进行色阶校正的图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

进行色阶校正的图像处理和设备图像处理方法。所述图像处理设备能够在不破坏拍摄时的图像的氛围的情况下适当进行色阶校正。基于拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值。基于所述输入下限值和所述输入上限值中的至少一个，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平。使用所述输入下限值和所述输入上限值、以及与所述基准水平相对应的伽马曲线，进行对所述拍摄数据的伽马校正。

Description

进行色阶校正的图像处理设备和图像处理方法

技术领域

本发明涉及对通过摄像设备所拍摄的拍摄数据的图像处理，尤其涉及一种能够根据拍摄数据，将作为拍摄数据存储的动态范围自适应地反映至显影结果的图像处理设备和图像处理方法、以及存储介质。

背景技术

在诸如数字照相机等的摄像设备中，进行亮度调整以将拍摄数据的色阶自动校正成目标色阶。例如，已知这样一种技术，其分析拍摄数据中的暗部和亮部的色阶等，并且自动校正色阶以使得全部拍摄数据可以具有适当色阶。具体地，提出了这样一种方法，在该方法中，当要拍摄的被摄体的亮度改变时，校正色阶从而使得可以利用预定亮度显示要拍摄的被摄体(例如，参考日本特开(Kokai)2002-359773)。还提出了一种方法，在该方法中，对于拍摄数据，基于拍摄时曝光的基准值来校正色阶(例如，参考日本特开(Kokai)2005-268952)。

然而，日本特开(Kokai)2002-359773和日本特开(Kokai)2005-268952所述的技术存在以下问题：由于在一些场景下很大程度地校正整体亮度，因而破坏了拍摄时图像的氛围。

发明内容

本发明提供一种能够在不会破坏拍摄时图像的氛围的情况下适当进行色阶校正的图像处理设备和图像处理方法、以及存储介质。

因此，本发明的第一方面，提供一种图像处理设备，其显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理设备包括：动态范围调整单元，配置成基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；校正量调整单元，配置成基于通过所述动态范围调整单元所确定的所述输入下限值和所述输入上限值中的至少一个，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及伽马校正单元，配置成使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与通过所述校正量调整单元所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

因此，本发明的第二方面，提供一种图像处理设备，其显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理设备包括：动态范围调整单元，配置成基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；校正量调整单元，配置成基于通过所述动态范围调整单元调整之后的输入上限值与预定阈值的比，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及伽马校正单元，配置成使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与通过所述校正量调整单元所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

因此，本发明的第三方面，提供一种图像处理设备的图像处理方法，所述图像处理设备显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：动态范围调整步骤，基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；校正量调整步骤，基于在所述动态范围调整步骤中所确定的输入下限值和输入上限值中的至少一个，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及伽马校正步骤，配置成使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与在所述校正量调整步骤中所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

因此，根据本发明的第四方面，提供一种图像处理设备的图像处理方法，所述图像处理设备显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：动态范围调整步骤，基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；校正量调整步骤，基于经所述动态范围调整步骤调整后的输入上限值与预定阈值的比，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及伽马校正步骤，使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与在所述校正量调整步骤中所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

因此，本发明的第五方面，提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，其存储配置成使计算机执行图像处理设备的图像处理方法的控制程序，所述图像处理设备显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：动态范围调整步骤，基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；校正量调整步骤，基于在所述动态范围调整步骤中所确定的输入下限值和输入上限值中的至少一个，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及伽马校正步骤，使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与在所述校正量调整步骤中所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

因此，本发明的第六方面，提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，其配置成存储配置成使得计算机执行图像处理设备的图像处理方法的控制程序，所述图像处理设备显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：动态范围调整步骤，基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；校正量调整步骤，基于经所述动态范围调整步骤调整后的输入上限值与预定阈值的比，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及伽马校正步骤，使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与在所述校正量调整步骤中所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

根据本发明，当动态范围被扩展时，向高亮度侧偏移伽马曲线的适当水平。当动态范围被压缩至预定值以上时，向低亮度侧偏移伽马曲线的适当水平。结果，在不会破坏拍摄时图像的氛围的情况下，适当校正色阶。

通过以下(参考附图)典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明实施例的摄像设备的结构的框图。

图2是示出通过显影单元所具有的WB调整单元所进行的示例性WB调整处理的图。

图3是通过显影单元所进行的、色阶校正量的第一确定方法的流程图。

图4是示意性示出在图3的步骤S307中，通过显影单元所具有的校正量调整单元计算伽马曲线的适当水平的处理的图。

图5是示出在图3的步骤S307中所使用的、校正系数K₁和亮度直方图的低亮度侧的偏差度(var1)之间的关系的表的图。

图6A和6B是示出在图3的步骤S308中所使用的暗部校正度表和亮部校正度表的例子的图。

图7A和7B是示出在图3的步骤S308中所使用的暗部校正量表和亮部校正量表的例子的图。

图8是示出通过显影单元所进行的、色阶校正量的第二确定方法的流程图。

图9是示意性示出在图8的步骤S807中，通过显影单元所具有的校正量调整单元计算伽马曲线的适当水平的处理的图。

图10是示出在图8的步骤S807所使用的、校正系数K₁和亮度直方图的高亮度侧的偏差度(var2)之间的关系的表的图。

具体实施方式

现参考示出本发明的实施例的附图，详细说明本发明。

图1是示意性示出根据本发明实施例的摄像设备100的结构的框图。摄像设备100代表性地是具有动画拍摄功能的数字静态照相机或者数字摄像机，但是摄像设备100不局限于此，并且可以是任意具有照相机功能(使用摄像装置获得图像(视频)的拍摄功能)的各种电子设备。例如，摄像设备100可以是具有照相机功能的移动通信终端(蜂窝式电话或者智能手机等)、具有照相机功能的移动计算机(平板计算机或者膝上型计算机等)、或者具有照相机功能的移动游戏机。

摄像设备100主要由摄像单元1、显影单元2和存储再现单元3构成。应该注意，摄像设备100具有控制摄像设备100的全部操作的未示出的中央控制单元(CPU)。摄像单元1、显影单元2和存储再现单元3在中央控制单元(CPU)的控制下，进行预定操作和处理。

摄像单元1具有诸如变焦透镜和调焦透镜等的各种透镜、光圈、诸如CMOS图像传感器等的摄像装置、A/D转换器和测光传感器等，并且生成拍摄数据(以下称为“RAW数据”)。应该注意，RAW数据包括未显影拍摄数据和经过了显影处理的一部分处理的拍摄数据。显影单元2对通过摄像单元1所生成的RAW数据进行显影，以生成显影数据。

存储再现单元3将通过摄像单元1所生成的RAW数据和通过显影单元2所生成的显影数据存储在存储介质中，并且还读取存储在存储介质中的RAW数据和显影数据。应该注意，摄像设备100还能够在任意定时读取存储在存储再现单元3中的RAW数据，并且能够对该RAW数据进行显影。

显影单元2具有白平衡调整单元10(以下称为“WB调整单元10”)。WB调整单元10将各个颜色信号的信号值乘以白平衡系数(以下称为“WB系数”)来调整各个颜色信号的水平，从而使得可以以各个颜色信号的水平均匀的灰色，输出灰色被摄体。WB系数是随着颜色信号而变化的增益。摄像单元1将WB系数以及来自摄像装置的信号值存储为RAW数据，并且将各个颜色信号的信号值乘以WB系数，从而使得这些颜色信号在灰色被摄体中具有相同信号值。

应该注意，可以考虑在标准光源下进行拍摄的假定下，存储WB系数。另外，可以基于通过用户所输入的色温、或者可以通过从RAW数据或者显影数据中的一部分提取各个颜色信号的信号值，来计算WB系数。WB调整单元10可以不使用作为RAW数据所存储的WB系数，而且可以使用显影时用户指定的方法来计算WB系数，并且使用该WB系数。

图2是示出通过WB调整单元10所进行的示例性WB调整处理的图。在图2中，纵轴表示信号值的大小。图2中的信号值20是作为RAW数据所存储的各个颜色信号的信号值。传感器饱和值21是信号值20的上限值，并且由摄像装置的光谱灵敏度特性、摄像单元1的处理精度和预定阈值所决定。在图2所示的例子中，传感器饱和值21针对各个颜色信号是相同的，但是传感器饱和值21可以随着颜色信号而变化。

图2中的信号值22是通过WB调整单元10将各个颜色信号的信号值20乘以WB系数所获得的WB调整之后的信号值。将信号值20乘以WB系数改变各个颜色信号的上限值。在图2所示的例子中，假定颜色信号R的WB系数是“2”、颜色信号B的WB系数是“1.5”、并且颜色信号的WB系数是“1”。因此，颜色信号R的饱和水平23是传感器饱和值21的两倍大，颜色信号B的饱和水平24是传感器饱和值21的1.5倍大，并且颜色信号G的饱和水平25等于传感器饱和值21。

显影单元2还具有光学校正单元11、颜色插值单元12、动态范围调整单元13(以下称为“D范围调整单元13”)、替换处理单元14和噪声去除单元15。显影单元2还具有校正量调整单元16、伽马校正单元17、色阶校正单元18、锐度处理单元19和颜色处理单元110。

应该注意，摄像单元1可以装配有显影单元2所具有的这些构件(包括WB调整单元10)中的一部分，另外，显影单元2可以装配有其它处理单元。此外，显影单元2所具有的这些构件可以是中央控制单元本身的功能块，或者可以是在中央控制单元的控制下进行预定功能的功能块。

例如，光学校正单元11降低由摄像单元1的各种透镜所产生的周边照明，校正倍率的色像差，消除轴向色像差，并且校正失真。颜色插值单元12对由单色信号所构成的像素进行去马赛克。D范围调整单元13确定在显影时所使用的亮度值的输入下限值Bk和输入上限值Wt(即，伽马曲线的输入下限值Bk和输入上限值Wt)。替换处理单元14对于每一像素，利用其它颜色信号替换几乎饱和的颜色信号。噪声去除单元15通过滤波处理或者分层处理等，去除亮度噪声和颜色噪声。

校正量调整单元16计算在对输入信号(在稍后所述的步骤S301～S303和S307要处理的拍摄数据)所进行的伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平，并且生成色阶校正表。应该注意，基准水平是指使得伽马校正后的信号成为目标水平的输入信号的水平。

在本实施例的说明中，假定伽马校正后的信号的目标水平被设置成使得能够进行正确曝光的亮度值(亮度水平)，并且更具体地，被设置成拍摄反射率18％的灰色的情况下的亮度值(亮度水平)。因此，在下面的说明中，将基准水平表述为适当水平。应该注意，不是总是以上述方式设置目标水平，并且可以根据拍摄场景来设置目标水平，或者可以通过用户来设置目标水平。

伽马校正单元17进行伽马校正处理，在该处理中，伽马校正单元17使用通过D范围调整单元13所确定的输入下限值Bk和输入上限值Wt、以及通过校正量调整单元16所确定的伽马曲线来调整整个拍摄图像的对比度和动态范围。

色阶校正单元18根据通过校正量调整单元16所生成的色阶校正表，仅校正暗部或者亮部的局部亮度的色阶。锐度处理单元19增强图像的边缘以调整整个图像的锐度。颜色处理单元110调整图像的色相，并且抑制高亮度区域中的色曲。尽管在图1中，按照优选处理的顺序，示出了显影单元2的处理单元，并且获得诸如降噪和减少边缘着色等这样的效果，但是该顺序不是限制性的。

参考图3～7，说明用于色阶校正量的第一确定方法。图3是示出通过显影单元2所进行的、用于色阶校正量的第一确定方法的流程图。应该注意，图3中的处理是通过控制摄像设备100的全部操作的未示出的中央控制单元(CPU)执行预定程序、并且控制构成显影单元2的构件的操作来实现的。

在步骤S301，WB调整单元10通过将RAW数据中的各个颜色信号的信号值乘以WB系数来进行WB调整。在步骤S302，替换处理单元14利用其它颜色信号替换几乎饱和的颜色信号。对于该替换处理，可以使用众所周知的技术(例如，日本特开(Kokai)2004-328564或者日本特开(Kokai)2012-85360号等所述的技术)，但是这里省略对其的详细说明。

在步骤S303，伽马校正单元17对经过了步骤S302的处理的拍摄数据进行伽马校正处理。这里，伽马校正单元17使用基于通过D范围调整单元13所确定的输入下限值Bk和输入上限值Wt所计算出的伽马曲线，进行色阶转换。输入下限值Bk和输入上限值Wt可以是例如拍摄数据的底部1％和顶部1％的亮度值。

在步骤S304，校正量调整单元16计算在步骤S303经过了伽马校正的拍摄数据的亮度直方图。具体地，将在步骤S303中经伽马校正之后的RGB信号转换成亮度值(Y)，以计算全部拍摄数据的亮度直方图。应该注意，例如，对于从RGB信号向亮度值(Y)的转换，可以使用下面的公式1。

在步骤S305，用作计算亮度直方图中的偏差度的偏差计算部件的校正量调整单元16，计算相对于中心亮度的低亮度侧的偏差度和高亮度侧的偏差度。

例如，可以使用下面的公式2和3来计算亮度直方图中的偏差度。公式2和3用于计算相对于色阶数量256的亮度直方图中的中心亮度的低亮度侧的偏差度(var1)和高亮度侧的偏差度(var2)。应该注意，在公式2和3中，“Y[i]”是亮度值i的直方图频率。

[数学表达式1]

$Y=\frac{77R+150G+29B}{256}$   公式1

$\mathrm{var}1={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{127}{(128-i)}^2\×y\left[i\right]$   公式2

$\mathrm{var}2={\mathrm{\Σ}}_{i=129}^{255}{(128-i)}^2\×y\left[i\right]$   公式3

在步骤S306，校正量调整单元16判断使用通过D范围调整单元13所确定的输入下限值Bk和输入上限值Wt进行调整之后的动态范围是否宽于调整之前的动态范围(动态范围是否由于调整而扩展)。当动态范围变宽时(步骤S306为“是”)，处理进入步骤S307，并且当动态范围没有变宽时(步骤S306为“否”)，处理进入步骤S308。

在步骤S307，校正量调整单元16计算伽马曲线的适当水平。图4是示意性示出在步骤S307计算伽马曲线的适当水平的处理的图。图4示出三个伽马曲线，即，第一伽马曲线40、第二伽马曲线41和第三伽马曲线42。

第一伽马曲线40是在没有进行任何动态范围调整的情况下的伽马曲线。第二伽马曲线41是适当水平与动态范围调整之前的相同、并且输入下限值和输入上限值已被调整的伽马曲线。第三伽马曲线42是通过调整第二伽马曲线41的适当水平所获得的伽马曲线。

参考图4，输入下限值43是第一伽马曲线40的输入下限值，并且输入下限值44是第二伽马曲线41和第三伽马曲线42的输入下限值。适当水平45是第一伽马曲线40和第二伽马曲线41的适当水平，并且适当水平46是第三伽马曲线42的适当水平。

输入上限值47是第一伽马曲线40的输入上限值。输入上限值48是第二伽马曲线41和第三伽马曲线42的输入上限值。应该注意，通过对数比例法表示这些值(43～48)。输出上限值49是伽马校正之后的输出上限值。

在不改变第一伽马曲线40的适当水平的情况下被调整以扩展动态范围的第二伽马曲线41在高亮度侧的倾斜度相对于适当水平较小，因此在该亮度范围内，色阶变差。另一方面，第三伽马曲线42通过使适当水平向高亮度侧偏移进行调整，因此在没有进行动态范围调整的情况下，使得高亮度侧的色阶接近第一伽马曲线40(倾斜度保持不变)。

另外，向高亮度侧偏移第三伽马曲线42的适当水平，并且作为结果，在不进行动态范围调整的情况下，同样使得低亮度侧的色阶接近第一伽马曲线40。下面给出用于计算适当水平的示例性公式4。

[数学表达式2]

$\mathrm{MidNew}=\mathrm{Mid}\×{\left(\frac{\mathrm{BK}1}{\mathrm{BK}2}\right)}^{1-K_1}\×{\left(\frac{\mathrm{Wt}2}{\mathrm{Wt}1}\right)}^{K_1}$   公式4

在上述公式4中，“BK1”是输入下限值43的值(亮度值)，“BK2”是输入下限值44的值(亮度值)，“Wt1”是输入上限值47的值(亮度值)，并且“Wt2”是输入上限值48的值(亮度值)。另外，“Mid”是偏移之前的适当水平(适当水平45)的值(亮度值)，并且“MidNew”是偏移之后的适当水平(适当水平46)的值(亮度值)。

“K₁”是取值0～1的校正系数，并且确定分配给相对于适当水平的低亮度侧和高亮度侧的动态范围扩展的部分之间的比。因此，根据上述公式(4)，基于动态范围调整之前和之后的相对于适当水平的低亮度侧的动态范围之间的比、以及动态范围调整之前和之后的相对于适当水平的高亮度侧的动态范围之间的比中的至少一个，来调整适当水平。优选以如下方式调整适当水平：使得伽马校正前后相对于适当水平的低亮度侧的动态范围之间的比以及伽马校正前后相对于适当水平的高亮度侧的动态范围之间的比可以保持不变。

校正系数K₁的值根据在步骤S305所计算出的亮度直方图的低亮度侧的偏差度(var1)来确定。图5是示出校正系数K₁和亮度直方图的低亮度侧的偏差度(var1)之间的关系的表的图。图5中的第一阈值50和第二阈值51用于切换校正系数K₁的值，并且第一阈值50和第二阈值51考虑在稍后阶段的步骤S308中的色阶校正量被预先设置。

当亮度直方图中的低亮度侧的偏差度(var1)小时，校正系数K₁被设置成1，并且通过这样仅向低亮度侧分配动态范围扩展，来保持高亮度侧色阶。然而，对于图4中的第三伽马曲线，由于伽马输出值被整体校正成低亮度值，因而这在想要暗部变亮的场景下会导致相反的结果。

因此，当亮度直方图中的低亮度侧的偏差度(var1)大时，在步骤S308所计算出的、暗部的色阶校正量大，因此，通过预先将校正系数K₁设置成小的值来使得适当水平的偏移量适当，并且防止图像变暗。简单地说，通过保持校正系数K₁为0.5，动态范围扩展的部分被均等地分配给低亮度侧和高亮度侧。

优选对于适当水平的偏移量(计算前后的适当水平的值的变化量)进行限制，以防止作为使用公式4计算的结果的MidNew从Mid发生大的变化。严格地说，通过在步骤S307改变适当水平从而改变伽马形状，因此优选再次进行步骤S304和S305，以重新计算与亮度直方图中的中心亮度的偏差度，并且然后在步骤S308，计算暗部和亮部的色阶校正量。应该注意，当适当水平的偏移量小时，由图像质量几乎不受影响，因而可以省略该处理。

在步骤S308，校正量调整单元16计算暗部和亮部的色阶校正量(确定色阶校正表)。在步骤S308，首先，校正量调整单元16分别根据暗部校正度表和亮部校正度表来确定暗部和亮部的校正度。图6A和6B示出暗部校正度表和亮部校正度表的例子。

图6A和6B中的阈值60、61、62和63在确定校正度时使用，并且被预先设置为固定值。这里，对于亮度直方图的低亮度侧的偏差度(var1)和亮度直方图的高亮度侧的偏差度(var2)，设置成：当偏差度小时，校正度可以小，并且当偏差度大时，校正度可以大。这是因为目标是亮度直方图的均衡。

随后，在步骤S308，校正量调整单元16根据预先所保持的暗部校正量表和亮部校正量表来确定色阶校正表。图7A和7B示出暗部校正量表和亮部校正量表的例子。

校正表70、71、72、73和74示出暗部的校正度分别是0％、25％、50％、75％和100％的情况下的校正量。校正表75、76、77、78和79示出亮部的校正度分别是0％、25％、50％、75％和100％的情况下的校正量。校正量调整单元16通过根据先前所确定的校正度选择校正表来确定色阶校正单元18所要使用的色阶校正表。

应该注意，为了基于所确定的校正量来校正色阶，色阶校正单元18可以使用色阶曲线校正方法、或者利用所保持的本地常数进行校正的匀色(colordodge)校正方法。此外，可以预先准备允许用户从“低”、“标准”和“高”中选择校正强度的接口，并且可以根据用户所选择的设置，将图6A和6B中的表、以及图7A和7B中的表切换成各自的其它类似的表。在终止该处理之后，执行步骤S308。

如上所述，根据色阶校正量的第一确定方法，当扩展动态范围时，控制伽马曲线的适当水平向高亮度侧偏移。这在不会破坏拍摄时的亮度的氛围的范围内防止色阶变差。

现参考图8～10，说明色阶校正量的第二确定方法。图8是示出通过显影单元2所进行的色阶校正量的第二确定方法的流程图。应该注意，图8中的处理是通过控制摄像设备100的整体操作的未示出的中央控制单元(CPU)执行预定程序并且控制构成显影单元2的构件的操作来实现的。

图8中的步骤S801～S805和S808的处理与图3中的步骤S301～S305和S308的处理相同，因此这里省略对其的说明。在步骤S806，校正量调整单元16判断使用通过D范围调整单元13所计算出的输入下限值Bk和输入上限值Wt进行调整之后的动态范围是否比预定动态范围窄。

在调整后的动态范围比预定动态范围窄时(步骤S806为“是”)，处理进入步骤S807，并且在调整后的动态范围不比预定动态范围窄时(步骤S806为“否”)，处理进入步骤S808。

在步骤S807，校正量调整单元16计算伽马曲线的适当水平。图9是示意性示出在步骤S807计算伽马曲线的适当水平的处理的图。在图9中，第一伽马曲线90是没有进行动态范围调整的情况下的伽马曲线。第二伽马曲线91是适当水平与动态范围调整之前的相同、并且调整了输入下限值和输入上限值的伽马曲线。第三伽马曲线92是通过调整第二伽马曲线91的适当水平所获得的伽马曲线。

输入下限值93是第一伽马曲线90的输入下限值。输入下限值94是第二伽马曲线91和第三伽马曲线92的输入下限值。适当水平95是第三伽马曲线92的适当水平。适当水平96是第一伽马曲线90和第二伽马曲线91的适当水平。输入上限值97是第二伽马曲线91和第三伽马曲线92的输入上限值。

输入上限值98是第一伽马曲线90的输入上限值。阈值910是预先所设置的、偏移适当水平时输入上限值的阈值。以对数比例法表示这些值(稍后所述的93～98、910)。输出上限值99是伽马校正之后的输出上限值。

根据图9中的第二伽马曲线91，很明显，当在不改变适当水平的情况下压缩调整动态范围时，伽马曲线在高亮度侧的倾斜度相对于适当水平较大。

这里，当伽马曲线的倾斜度太高时，由于色阶急剧变化，因而图像趋于不自然。为此，预先设置阈值910，并且当输入上限值变得小于阈值910时，向低亮度侧偏移适当水平，从而使得伽马曲线的倾斜度变低。以下给出在这种情况下用于计算适当水平的示例性公式5。

[数学表达式3]

$\mathrm{MIdNew}=\mathrm{Mid}\×{\left(\frac{\mathrm{Wt}2}{\mathrm{Wt}\_\mathrm{th}}\right)}^{K_2}$   公式5

在上述公式5中，“Wt2”是输入上限值97的值(亮度值)，并且“Wt_th”是图9中的阈值910的值(亮度值)。“Mid”是偏移之前的适当水平(适当水平96)的值(亮度值)，并且“MidNew”是偏移之后的适当水平(适当水平95)的值(亮度值)。“K₂”是取值0～1的校正系数，并且用于控制相对于将输入上限值设置成等于或者小于阈值910的量，偏移适当水平的比。校正系数K₂的值根据在步骤S805所计算出的亮度直方图的高亮度侧的偏差度(var2)来确定。

也就是说，根据上述的第一确定方法，当向高亮度侧偏移适当水平时，图像变暗，因此，对于想要校正其色阶从而使得暗部可以变亮的图像，设置校正系数K₁，使适当水平的偏移量小。

相反，根据第二确定方法，当向低亮度侧偏移适当水平时，图像变亮，因此对于想要校正其色阶从而使得亮部可以变暗的图像，设置校正系数K₂，使偏移量小。

图10是示出校正系数K₂和亮度直方图的高亮度侧的偏差度(var2)之间的关系的表的图。图10中的第一阈值150和第二阈值160用于切换校正系数K₂的值，并且考虑在稍后阶段的步骤S808中的色阶校正量被预先设置。

如上所述，根据色阶校正量的第二确定方法，当动态范围被压缩成预定值以上时，控制伽马曲线的适当水平向低亮度侧偏移。结果，在不会破坏拍摄时的亮度氛围的范围内，能够防止由于色阶变化太急剧而导致图像变得不自然。

应该注意，在上述本实施例中，以由摄像单元1、显影单元2和存储再现单元3所构成的摄像设备100作为示例性图像处理设备。然而，本发明不局限于此，但是摄像单元1、显影单元2和存储再现单元3可以被配置为能够相互通信的独立设备。

例如，本发明可以被配置成经由网络，将通过照相机所拍摄和生成的RAW数据传送给外部图像处理设备(例如，个人计算机)，该图像处理设备显影RAW数据，并且将显影数据存储在与图像处理设备连接从而可以相互通信的存储装置中。

显影单元2不必实时处理通过照相机所拍摄的RAW数据，并且可以是能够读取存储在存储介质中的RAW数据、并且进行上述显影处理的诸如典型个人计算机等的设备。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过读出并执行记录在存储介质(还可被更全面地称为“非瞬时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个以上的程序)以进行一个以上的上述实施例的功能的、和/或包括用于进行一个以上的上述实施例的功能的电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或设备的计算机、以及通过下面的方法来实现，其中，该方法通过系统或设备的计算机例如从存储介质读出并执行计算机可执行指令以进行一个以上的上述实施例的功能、和/或控制一个以上的电路以进行一个以上的上述实施例的功能来进行。计算机可以包含一个以上的处理单元(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可以包括分离的计算机或者分离的计算机处理器的网络以读出和执行计算机可执行指令。该计算机可执行指令可以从例如网络或者存储介质提供给计算机。存储介质可以包括例如一个以上的硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如紧凑型光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)^TM等)、闪存存储器装置和存储卡等。

尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

本申请要求2014年3月31日提交的日本专利申请2014-072496的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (20)

1.一种图像处理设备，其显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理设备包括：

动态范围调整单元，配置成基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；

校正量调整单元，配置成基于通过所述动态范围调整单元所确定的所述输入下限值和所述输入上限值中的至少一个，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及

伽马校正单元，配置成使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与通过所述校正量调整单元所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述校正量调整单元调整所述基准水平，从而使得相对于所述基准水平的低亮度侧的动态范围和相对于所述基准水平的高亮度侧的动态范围之间的比在所述伽马校正前后保持不变。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述校正量调整单元基于以下比中的至少一个来调整所述基准水平：在通过所述动态范围调整单元所进行的调整之前的、相对于所述基准水平的低亮度侧的动态范围与在通过所述动态范围调整单元所进行的调整之后的、相对于所述基准水平的低亮度侧的动态范围之间的比；以及在通过所述动态范围调整单元所进行的调整之前的、相对于所述基准水平的高亮度侧的动态范围与在通过所述动态范围调整单元所进行的调整之后的、相对于所述基准水平的高亮度侧的动态范围之间的比。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述校正量调整单元基于所述亮度直方图计算所述亮度直方图中的相对于中心亮度的低亮度侧的偏差度，并且基于所计算出的低亮度侧的偏差度计算所述基准水平。

5.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，还包括色阶校正单元，所述色阶校正单元被配置成根据色阶校正表来对所述拍摄数据中的暗部和亮部的亮度进行色阶校正，并且

其中，所述校正量调整单元基于预先所保持的暗部校正量表和亮部校正量表来确定所述色阶校正单元要使用的所述色阶校正表。

6.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，还包括设置单元，所述设置单元被配置成切换通过所述动态范围调整单元和所述校正量调整单元各自所要进行的校正度。

7.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述校正量调整单元在计算所述基准水平时进行限制。

8.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述基准水平是使得所述伽马校正后的信号成为目标水平的输入信号的水平。

9.根据权利要求8所述的图像处理设备，其中，所述伽马校正后的信号的目标水平是拍摄反射率18％的灰色时的亮度水平。

10.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，还包括白平衡调整单元，所述白平衡调整单元被配置成调整所述拍摄数据的各个颜色信号的水平，并且

其中，所述动态范围调整单元基于通过所述白平衡调整单元调整了各个颜色信号的水平的所述拍摄数据的亮度直方图，确定所述输入下限值和所述输入上限值。

11.一种图像处理设备，其显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理设备包括：

动态范围调整单元，配置成基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；

校正量调整单元，配置成基于通过所述动态范围调整单元调整之后的输入上限值与预定阈值的比，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及

伽马校正单元，配置成使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与通过所述校正量调整单元所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

12.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，所述校正量调整单元基于所述亮度直方图计算所述亮度直方图中的相对于中心亮度的低亮度侧的偏差度，并且基于所计算出的低亮度侧的偏差度计算所述基准水平。

13.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，还包括色阶校正单元，所述色阶校正单元被配置成根据色阶校正表，对所述拍摄数据中的暗部和亮部中的亮度进行色阶校正，以及

其中，所述校正量调整单元基于预先所保持的暗部校正量表和亮部校正量表来确定所述色阶校正单元要使用的所述色阶校正表。

14.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，还包括设置单元，所述设置单元被配置成切换通过所述动态范围调整单元和所述校正量调整单元各自所要进行的校正度。

15.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，所述校正量调整单元在计算所述基准水平时进行限制。

16.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，所述基准水平是使得所述伽马校正后的信号成为目标水平的输入信号的水平。

17.根据权利要求16所述的图像处理设备，其中，所述伽马校正后的信号的目标水平是拍摄反射率18％的灰色时的亮度水平。

18.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，还包括白平衡调整单元，所述白平衡调整单元被配置成调整所述拍摄数据的各个颜色信号的水平，以及

其中，所述动态范围调整单元基于通过所述白平衡调整单元调整了各个颜色信号的水平的所述拍摄数据的亮度直方图，确定所述输入下限值和所述输入上限值。

19.一种图像处理设备的图像处理方法，所述图像处理设备显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：

动态范围调整步骤，基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；

校正量调整步骤，基于在所述动态范围调整步骤中所确定的输入下限值和输入上限值中的至少一个，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及

伽马校正步骤，配置成使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与在所述校正量调整步骤中所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。

20.一种图像处理设备的图像处理方法，所述图像处理设备显影拍摄数据，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：

动态范围调整步骤，基于所述拍摄数据的亮度直方图，确定在显影所述拍摄数据时所使用的亮度值的输入下限值和输入上限值；

校正量调整步骤，基于经所述动态范围调整步骤调整后的输入上限值与预定阈值的比，计算在对所述拍摄数据进行伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平；以及

伽马校正步骤，使用所述输入下限值和所述输入上限值以及与在所述校正量调整步骤中所计算出的基准水平相对应的伽马曲线，对所述拍摄数据进行伽马校正。