CN1248490C - 图像处理装置及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理装置、图像处理方法及图像处理程序。该图像处理装置，具备有获取成为处理对象的图象数据的单元的图象获取部(102)、备有在图象数据中抽出相对于规定物理量的谱的单元和判断谱是否有多个峰的判断单元的图像处理部(104)，根据判断单元的判断结果进行处理，借助于这种图像处理装置可以解决上述问题。是不进行图象数据的旋转角度的检测就可以对图象数据进行补偿的图像处理装置。

Description

图像处理装置及图像处理方法
技术领域
本发明涉及进行图象补偿的图像处理装置、图像处理方法及图像处理程序。更具体来说，涉及用于对逆光摄像的图象数据进行图象补偿的图像处理装置、图像处理方法及图像处理程序。
背景技术
在使用了光电转换元件或电荷转移元件(CCD)等的照相机(摄像装置)中，在对处于后方非常明亮的逆光状况下的被照体进行摄影时会得到被照体泛黑的图象数据。在这样的逆光状况下被摄影了的图象数据中被照体没能清晰地被照出来。于是，需要进行调节图象数据中的亮度的逆光补偿。
一般来说，在以风景为背景对人物进行了摄影后的图象数据中有这样的倾向：在图象数据的上部，天空等比较明亮的部分被摄入；在图象数据的下部，道路等比较暗的部分被摄入。
根据这样的图象数据的亮度的配置倾向检测出图象数据的上部及下部，在图象数据上部的亮度超过一定的阈值的情况下可以判断为是在逆光状况下被摄影了的图象数据。根据此判断，可以减小容易变亮的图象数据上部的亮度，并在摄影时进行调节光圈、增加曝光等逆光补偿。
【专利文献1】
特愿平6-149868号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
在用照相机进行摄影时，用户上下左右倾斜着照相机进行摄影。因此，为了根据所摄得的图象数据的上下关系进行逆光补偿，需要设有用于检测照相机的转角的检测传感器及其控制电路，并使之具有特定所获得的图象数据的上部的检测功能。
但是，因把检测传感器及其外围电路装入照相机所带来的问题是：照相机自身的尺寸增大，而且制造成本增高。还有，如果为了以低成本制造照相机而不装入检测传感器等，则会有不能进行逆光补偿的问题。
鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于：提供不进行图象数据的旋转角度的检测就可以对图象数据进行补偿的图像处理装置、图像处理方法及图像处理程序。
(解决问题的手段)
可以解决上述问题的本发明是一种图像处理装置，其特征在于，具备有获取成为补偿处理对象的图象数据的单元、在上述图象数据中抽出相对于规定物理量的谱的单元、判断上述谱是否有多个峰的判断单元，并根据上述判断单元的判断结果对上述图像数据进行补偿处理。
这里，在上述本发明的图像处理装置中，上述物理量最好取随亮度或光量的变化而变化的信号。
还有，上述判断单元最好对上述谱根据上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和上述物理量在比上述第1阈值大的第2阈值以上的区域的积分值判断上述谱是否有多个峰。这里，最好根据上述物理量的平均水平(平均值)设定上述第1阈值及上述第2阈值中的至少一个。
具体来说，上述判断单元把上述第1阈值设定为上述物理量的平均值的10％以上50％以下的任意值、把上述第2阈值设定为上述物理量的平均值的130％以上的任意值，对上述谱在满足：上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值占整个区域的积分值的10％以上的第1条件、上述物理量在第2阈值以上的区域的积分值占整个区域的积分值的15％以上的第2条件、上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和在所述第2阈值以上的区域的积分值之和占整个区域的积分值的30％以上的第3条件之中的至少2个条件的情况下，最好判断为上述谱有多个峰。
当然，上述第1～3的条件中的10％、15％、30％的条件值根据在不同位置选择第1阈值及第2阈值而不同。也就是说，如果把第1阈值及第2阈值选择为接近于上述物理量的平均值的值，则这些条件值变大，如果选择为远离平均值的值，则这些条件值变小。
例如，在把第1阈值选择为上述物理量的平均值的30％、把第2阈值选择为上述物理量的平均值的130％的情况下，把上述第1～3的条件值分别设为25％、35％、60％。与此相对，在把第1阈值选择为上述物理量的平均值的20％、把第2阈值选择为上述物理量的平均值的180％的情况下，把上述第1～3的条件值分别设为15％、20％、35％。
还有，上述判断单元把上述第1阈值设定为上述物理量的平均值的10％以上50％以下的任意值、把上述第2阈值设定为上述物理量的平均值的130％以上的任意值，对上述谱在满足：上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值占整个区域的积分值的10％以上40％以下的第1条件、上述物理量在第2阈值以上的区域的积分值占整个区域的积分值的15％以上40％以下的第2条件、上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和在第2阈值以上的区域的积分值之和占整个区域的积分值的30％以上70％以下的第3条件之中的至少2个条件的情况下，最好判断为上述谱有多个峰。
可以解决上述问题的本发明的另外的形式是一种图像处理方法，其特征在于，包含获取成为补偿处理对象的图象数据的步骤、在上述图象数据中抽出相对于规定物理量的谱的步骤、判断上述谱是否有多个峰的判断步骤、根据上述判断单元的判断结果对上述图像数据进行处理的步骤。
这里，在上述本发明的图像处理方法中，上述物理量最好取随亮度或光量的变化而变化的信号。
还有，在上述判断步骤中，最好对上述谱根据上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和上述物理量在比上述第1阈值大的第2阈值以上的区域的积分值判断上述谱是否有多个峰。这里，最好根据上述物理量的平均值设定上述第1阈值及上述第2阈值中的至少一个。
具体来说，上述判断步骤把上述第1阈值设定为上述物理量的平均值的10％以上50％以下的任意值、把上述第2阈值设定为上述物理量的平均值的130％以上的任意值，对上述谱在满足：上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值占整个区域的积分值的10％以上的第1条件、上述物理量在第2阈值以上的区域的积分值占整个区域的积分值的15％以上的第2条件、上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和在第2阈值以上的区域的积分值之和占整个区域的积分值的30％以上的第3条件之中的至少2个条件的情况下，最好判断为上述谱有多个峰。
当然，上述第1～3的条件中的10％、15％、30％的条件值根据在不同位置选择第1阈值及第2阈值而不同。也就是说，如果把第1阈值及第2阈值选择为接近于上述物理量的平均值的值，则这些条件值变大，如果选择为远离平均值的值，则这些条件值变小。
例如，在把第1阈值选择为上述物理量的平均值的30％、把第2阈值选择为上述物理量的平均值的130％的情况下，把上述第1～3的条件值分别设为25％、35％、60％。与此相对，在把第1阈值选择为上述物理量的平均值的20％、把第2阈值选择为上述物理量的平均值的180％的情况下，把上述第1～3的条件值分别设为15％、20％、35％。
还有，上述判断步骤把上述第1阈值设定为上述物理量的平均值的10％以上50％以下的任意值、把上述第2阈值设定为上述物理量的平均值的130％以上的任意值，对上述谱在满足：上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值占整个区域的积分值的10％以上40％以下的第1条件、上述物理量在第2阈值以上的区域的积分值占整个区域的积分值的15％以上40％以下的第2条件、上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和在第2阈值以上的区域的积分值之和占整个区域的积分值的30％以上70％以下的第3条件之中的至少2个条件的情况下，最好判断为上述谱有多个峰。
可以解决上述问题的本发明的另外的形式是一种存储有图像处理程序的存储介质，其特征在于，使计算机执行包含：获取成为处理对象的图象数据的步骤、在上述图象数据中抽出相对于规定物理量的谱的步骤、判断上述谱是否有多个峰的判断步骤、根据上述判断单元的判断结果进行处理的步骤的处理。
附图说明
图1是表示在本发明的实施方式中的图像处理装置的构成的方框图。
图2是表示在本发明的实施方式中的图像处理方法的流程图。
图3是表示由不在逆光状况下所摄得的图象数据求得的亮度谱的例子的图。
图4是表示由在逆光状况下所摄得的图象数据求得的亮度谱的例子的图。
图5是说明在本发明的实施方式中的峰数目的检测方法的图。
图中符号说明：
10：摄像部；12：模拟处理部；14：模拟/数字转换部(AD转换部)16：驱动器18：定时控制部；20：控制部；22：存储部100：摄像装置；102：图象获取部；104：图像处理部。
具体实施方式
以下参照图1对在本发明的实施方式中的摄像装置的构成进行详细说明。
在本发明的实施方式中的摄像装置100大框架而言是由图象获取部102图像处理部104构成的。
图象获取部102基本上是由摄像部10、模拟处理部12、模拟/数字转换部(AD转换部)14、驱动器16及定时控制部18构成的。
摄像部10包含摄像的透镜、快门、光圈、光电转换元件等用于对被照体进行摄像的构成要素。摄像部10接受来自被照体的光并借助于光电转换生成图象数据。所生成的图象数据被输出到模拟处理部12。
在本实施例中，假设由摄像部10所摄取的图象数据为2维彩色图象数据进行说明，但并不限于此。可以在摄像部10中借助于分别取得表示红(R)、绿(G)、蓝(B)的3原色的各色的强度的图象数据来获取彩色图象数据。这些图象数据既可以是一般的2维图象，也可以是由被排成1排的CCD阵列所获取的1维图象数据。还有，图象数据也可以是单色的。
模拟处理部12对获取的图象数据进行模拟的处理。这里的处理并没有什么特别限定，例如可以进行滤波处理。经模拟处理了的图象数据被输出到AD转换部14。
AD转换部14把获取的图象数据量化为细微的象素。在图象数据为彩色的情况下，例如，把对应于红(R)、绿(G)、蓝(B)的图象数据分别划分为矩阵状的象素群，并以8位数据表达各象素的亮度。在此情况下，图象数据的各象素的亮度被数字化为0～255灰度级。在图象数据是单色的数据的情况下，把图象数据划分为矩阵状的象素群，并以8位数据表达各象素的亮度。图象数据通过AD转换变成可由计算机处理的被数字化了的图象数据。被数字化了的图象数据被输出到图像处理部104。
定时控制部18接受从图像处理部104的控制部20输出的判断结果，并根据该判断结果输出在摄像部10中的快门定时和光圈的控制信号。驱动器16接受来自定时控制部18的控制信号驱动摄像部10。关于在图像处理部104上的处理将在后面表述。
如上所述，在本实施例中的图象获取部102假设为数字照相机的构成，但并不限于此。图象获取部102只要是能够取得图象数据的就可以，例如，可以是获取动画的摄像机、从印刷介质读取图象数据的扫描仪和复印机等。
图像处理部104基本上是由控制部20及存储部22构成。控制部20及存储部22被连接成可以通过总线进行信息传递。
控制部20是由中央处理器(CPU)组成，通过执行预先被存放、保持在存储部22上的图象处理程序进行图象处理。存储部22是由半导体存储器等存储装置组成。存储部22存放并保持由控制部20执行的图象处理程序、从AD转换部14输入的图象数据及在图像处理部104上的处理的中间结果等。在需要存储多个图象数据等处理大容量数据的情况下，最好在存储部22上辅助使用硬盘、光盘、磁光盘等大容量存储介质。被保持在存储部22上的信息可以通过控制部20适当参考。
以下对在执行了图象处理程序的情况下的处理进行说明。图2表示本实施方式中的图象处理流程图。图象处理程序为把图2的流程图中的各过程程序化使之可在图像处理部104上执行的程序。
在步骤S10中把图象数据转换成以亮度及色差表示的图象数据。例如，把由红(R)、绿(G)、蓝(B)的RGB色空间所表达的图象数据转换为由亮度(Y)、红的色差(U)、蓝的色差(V)的YUV色空间所表达的图象数据。
在步骤S12中对由亮度(Y)所表达的图象数据求亮度谱。亮度谱是指在亮度的图象数据中亮度相对于具有该亮度的象素数的关系。例如，在以8位从暗到亮表示各象素的亮度的情况下，亮度谱可以作为0～255的各灰度的象素数从暗到亮求取。此步骤S12相当于抽取谱的单元。
在步骤S14中判断在步骤S12中所求得的谱是否有多个峰。如果图象数据不是在逆光的状况下所取得的，则亮度谱如图3所示那样有一个缓坡峰。另一方面，一般来说如果图象数据是在逆光的状况下所取得的，则亮度谱如图4所示那样有2个以上的大峰。换言之，当不是在逆光的状况下所取得的图象数据中亮度谱的峰位于亮度Y处时，在逆光的状况下所取得的图象数据的峰一般出现在夹着上述亮度Y的两侧。
一般来说，在照相机中备有恒定保持亮度的平均水平的自动曝光功能。如果以0～100％表示亮度，则自动曝光补偿使得图象数据中的亮度的平均水平为亮度的最大值的20％。此时，如图5所示，如果满足被包含于亮度的最小值～α(这里，0＜α＜X)的区域的总象素数NL在规定的阈值TL1以上的第1条件、被包含于亮度的β(这里，X＜β＜亮度的最大值)～最大值的区域的总象素数NH在规定的阈值TH1以上的第2条件、NL和NH的合计值在规定的阈值TLH1以上的第3条件之中的至少2个条件，则可以判断谱有2个以上的峰。
此时，最好取α为亮度X的10％以上50％以下的任意值、把β设定为亮度X的130％以上的任意值、把阈值TL1设定为图象数据的总象素数的10％以上、把阈值TH1设定为图象数据的总象素数的15％以上、把阈值TLH1设定为图象数据的总象素数的30％以上。具体的设定值最好根据被照体和摄影状况在上述范围内进行适当调节。
当然，上述第1～3的条件中的10％、15％、30％的条件值根据在不同位置选择α及β而不同。也就是说，如果把α及β选择为接近于亮度X的值，则这些条件值变大，如果选择为远离亮度X的值，则这些条件值变小。
例如，在把α选择为亮度X的30％、把β选择为亮度X的130％的情况下，把上述第1～3的条件值分别设为25％、35％、60％。与此相对，在把α选择为亮度X的20％、把β选择为亮度X的180％的情况下，把上述第1～3的条件值分别设为15％、20％、35％，由此可以几乎可靠地检测出处于逆光状态的图象数据。
此时，设α为亮度X的10％以上50％以下的任意值、并把β设定为亮度X的130％以上的任意值，对于上谱在满足亮度在α以下的区域的积分值NL占整个区域的积分值的10％以上40％以下的第1条件、亮度在β以上的区域的积分值NH占整个区域的积分值的15％以上40％以下的第2条件、亮度在α以下的区域的积分值NL和在β以上的区域的积分值NH之和占整个区域的积分值的30％以上70％以下的第3条件之中的至少2个条件的情况下最好判断为上述谱有多个峰。
这样，最好根据亮度的平均水平X改变亮度的阈值α及β。这是因为，如果在照相机中不具备自动曝光功能，则亮度的平均水平随其明亮度的变化而变化，即便在照相机中具备有自动曝光功能，图象的平均水平也会因明亮度调节功能而变化。因此，上述α及β阈值需要对每个所得到的图象改变处理的阈值。
通过使用上述方法可以以高精度判断谱是否有多个峰。
还有，如图5所示，使用现有峰位置的检测单元抽出被包含在谱中的峰位置，在峰间的距离大于规定的阈值Tw的情况下，最好进行存在2个以上峰的处理。
峰数目的判断结果被输出到定时控制部18。借助于此步骤S14可以在图像处理部104中实现判断谱是否有多个峰的判断单元。
在步骤S16中根据在步骤S14中的判断结果进行处理。例如，根据判断结果把不同曝光时间的设定信号输出往定时控制部18。在谱被判断为只有1个峰的情况下，把指定通常的曝光时间的设定信号输出往定时控制部18。另一方面，在谱被判断为有2个以上的峰的情况下，把指定比通常长的曝光时间的设定信号输出往定时控制部18。定时控制部18把适合于所接受的曝光时间的设定信号的快门开闭的时刻和光圈调节的信号输出到驱动器16。驱动器16接受这些信号并对摄像部10的快门定时和光圈进行调节。
在步骤S14中，最好预先设定多个判断条件，并根据各个判断条件输出不同曝光时间的设定信号。这样，可以根据多个判断条件设定多个曝光时间，由此可以根据逆光的程度进行细微的补偿处理。
在以上的改变曝光时间的处理中，只对在对被用于峰数目的判断的图象数据的摄影的下一次之后所摄的图象数据进行逆光补偿。于是，也可以对成为在步骤S12中的峰数目的判断对象的图象数据进行处理。例如，如图6所示，最好进行这样的处理，即在谱被判断为只有1个峰的情况下对图象数据实施通常的γ补偿、在谱被判断为有2个以上的峰的情况下对图象数据进行经调制了的γ补偿。这样，通过对图象数据进行直接补偿可以对各图象数据进行最佳的逆光补偿。
这样，步骤S16在图像处理部104中相当于图象处理单元。
还有，在本实施方式中根据亮度的图象数据谱检测出了峰，但也可以用其他物理量的谱。在此情况下，谱是指在被包含于图象数据中的象素上规定物理量的值和象素数的关系。例如，也可以根据红(R)等色彩的强度的谱检测峰。还有，在原始的图象数据为单色的情况下，也可以用图象数据的亮度谱进行峰的检测。
但是，对应于逆光的多个峰清楚地出现于亮度谱中，因此，最好用亮度谱进行峰的检测。
还有，在本实施方式中把图象数据分成网状象素，在量化为数字图象数据后进行了处理，但在模拟图象数据的状态下也可以进行处理。例如，求规定物理量的谱，如果不在逆光的状态下所取得的平均的图象数据中谱的平均水平位于物理量的值Z处，则在物理量的值为最小值～γ(0＜γ＜Z)的区域的谱的积分值在阈值TL以上、物理量的值为λ(Z＜λ＜物理量的最大值)的区域的积分值在阈值TH以上的情况下可以判断为谱具有多个峰。
还有，在本实施方式中取了把图象获取部102和图像处理部104装在同一摄像装置100内的形式，但也可以把图象获取部102和图像处理部104作为各自分开的装置。例如，也可以把由相当于图象获取部102的数字照相机所摄取的图象数据存放在存储卡内，在相当于图象处理部104的计算机中从该存储卡载入图象数据进行图像处理。
(发明的效果)
根据本发明，不对图象数据的旋转角度进行检测就可以进行图象数据的补偿。特别是在补偿逆光状态时有效。

Claims (10)

1.一种图像处理装置，其特征在于，
具备有：获取成为补偿处理对象的图象数据的单元、在上述图象数据中抽出相对于规定物理量的谱的单元、判断上述谱是否有多个峰的判断单元，
并根据上述判断单元的判断结果，对上述图像数据进行补偿处理。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述物理量为随亮度或光量的变化而变化的信号。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于：上述判断单元对上述谱根据上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和上述物理量在比上述第1阈值大的第2阈值以上的区域的积分值判断上述谱是否有多个峰。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于：根据上述物理量的平均值设定上述第1阈值及上述第2阈值中的至少一个。
5.根据权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于：上述第1阈值比上述物理量的平均值小，上述第2阈值比上述物理量的平均值大，
上述判断单元在满足以下三个条件之中的至少2个条件的情况下判断为上述谱有多个峰：
上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值占整个区域的积分值的第1比例以上的第1条件、
上述物理量在第2阈值以上的区域的积分值占整个区域的积分值的第2比例以上的第2条件、
上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和在第2阈值以上的区域的积分值之和占整个区域的积分值的第3比例以上的第3条件。
6.一种图像处理方法，其特征在于，
包含：获取成为补偿处理对象的图象数据的步骤、在上述图象数据中抽出相对于规定物理量的谱的步骤、判断上述谱是否有多个峰的判断步骤、根据上述判断单元的判断结果对上述图像数据进行补偿处理的步骤。
7.根据权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于：上述物理量为随亮度或光量的变化而变化的信号。
8.根据权利要求6或7所述的图像处理方法，其特征在于：在上述判断步骤中对上述谱根据上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和上述物理量在比上述第1阈值大的第2阈值以上的区域的积分值判断上述谱是否有多个峰。
9.根据权利要求8所述的图像处理方法，其特征在于：上述物理量的平均值设定上述第1阈值及上述第2阈值中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的图像处理方法，其特征在于：上述第1阈值比上述物理量的平均值小，上述第2阈值比上述物理量的平均值大，
上述判断步骤在满足以下三个条件之中的至少2个条件的情况下判断为上述谱有多个峰：
上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值占整个区域的积分值的第1比例以上的第1条件、
上述物理量在第2阈值以上的区域的积分值占整个区域的积分值的第2比例以上的第2条件、
上述物理量在第1阈值以下的区域的积分值和在第2阈值以上的区域的积分值之和占整个区域的积分值的第3比例以上的第3条件。
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