JP2001045298A

JP2001045298A - 画像処理方法、画像処理プログラムを記録した記録媒体および画像処理装置

Info

Publication number: JP2001045298A
Application number: JP11212770A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kodama; 裕史児玉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】値の低いノイズに起因する画像のざらつき感
を緩和し、低照度下で撮影された画像であっても良好な
画質を得る。【解決手段】デジタル画像の特徴部分を含むエリアを
抽出し、抽出したエリア内にある画素の第１輝度平均値
を算出する。そして、算出した第１輝度平均値が閾値以
下の場合に、上記デジタル画像の注目画素を含む所定範
囲内の画素の各輝度値に基づいて上記注目画素の輝度値
を補正する。この補正は、例えば注目画素自身を含む周
辺３×３画素の第２輝度平均値を計算し、上記注目画素
のＲＧＢ値に、上記第２輝度平均値を例えば０．６倍し
たものを加算することで行われる。この処理を全画素に
ついて行うことにより、各画素の輝度値のみを全体的に
増大させてノイズ成分を相対的に低減することができ、
これによりＳ／Ｎ比が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルスチルカ
メラ、イメージスキャナあるいはビデオキャプチャ回路
等で取得したカラー静止画像に現れる、撮像素子固有の
小さいノイズを低減する画像処理方法、画像処理プログ
ラムを記録した記録媒体および画像処理装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】カラー／白黒を問わず、映像信号を静止
デジタル画像信号に変換する手段として、ＣＣＤ（Char
ge Coupled Device ）やＣＭＯＳ（Complementary Meta
l Oxide Semiconductor ）エリアセンサー等の固体撮像
素子を用いた電子スチルカメラ、イメージスキャナや、
ビデオカメラ等による撮像中のアナログ映像信号をリア
ルタイムにデジタルデータに変換するビデオキャプチャ
ボード等が普及している。

【０００３】ところで、画像中のノイズおよび画像の階
調特性は、画像の品質を左右する重要な要素であり、上
記ノイズをいかに低減して階調をいかに良好に出すか
が、画質の向上を図る際のポイントとなる。

【０００４】例えば画像中のノイズを低減する方法とし
ては、移動平均フィルター処理、メディアンフィルター
処理等の方法があるのは周知であるが、この他にも、特
開平７−７３３１２号公報に開示された方法がある。上
記公報では、注目画素の画素値と近傍画素の最大レベ
ル、および、注目画素の画素値と近傍画素の最小レベル
とを比較し、２つの比較対象がともに所定値以上離れて
いる場合には、上記注目画素の画素値を上記近傍画素か
ら作られる補間値で置き換えるようにしている。なお、
上記近傍画素は、注目画素を中心とするＭ×Ｎ画素のう
ち注目画素を除いた範囲の画素とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特に、ＣＣ
ＤやＣＭＯＳエリアセンサー等はダイナミックレンジ
（明暗を表現できる幅）が狭いため、これらの手段によ
って例えば低照度下で撮影した画像では、明るさが不十
分でコントラストが出ないばかりか、撮像素子や電子回
路固有のノイズが目立ち、このノイズが画像にざらつき
感を生じさせるようになっている。つまり、低照度下で
ＣＣＤあるいはＣＭＯＳといった固体撮像デバイスを用
いて撮影した画像には、画素値が周辺画素と著しく異な
る結果目立つノイズのほかに、撮像素子固有の小さいノ
イズが後段の増幅回路によって増幅されたものが現れ、
このノイズも画像品位を低下させる要因となっている。

【０００６】ここで、上記公報の方法は、注目画素の画
素値が近傍画素値と比較して著しく異なる場合にのみ画
像処理を施す方法であるため、上記前者のノイズを低減
する、つまり、粒として目立つノイズを低減することは
できる。これにより、白黒文書等を撮影した画像を２値
化し、文字認識等を行う際の前処理として上記方法を用
いるのは有効となる。しかしながら、上記後者のように
値の低いノイズに対しては何ら処理を施さないので、上
記ノイズによってもたらされる画像全体のざらつき感を
緩和することができないという問題が生ずる。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、値の低いノイズに起因す
る画像のざらつき感を緩和することができ、これによっ
て、低照度下で撮影された画像であっても良好な画質を
得ることができる画像処理方法、画像処理プログラムを
記録した記録媒体および画像処理装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理方
法は、上記の課題を解決するために、デジタル画像の特
徴部分を含むエリアを抽出し、抽出したエリア内にある
画素の第１輝度平均値を算出する第１の工程と、上記第
１輝度平均値が閾値以下の場合に、上記デジタル画像の
注目画素を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基づいて
上記注目画素の輝度値を補正する第２の工程とを有して
いることを特徴としている。

【０００９】上記の構成によれば、デジタル画像におけ
る例えば中央部あるいは下部３／５といった、デジタル
画像中の特徴部分が含まれるエリアを抽出し、当該エリ
ア内にある画素の第１輝度平均値を算出する。そして、
第１輝度平均値と閾値とを比較し、その大小関係を判断
することにより、処理しようとするデジタル画像が暗い
画像（低照度下で撮影された画像）であるか明るい画像
であるかを判断する。このとき、上記エリアを抽出して
第１輝度平均値を算出しているのは、処理画像の明暗
を、上記特徴部分の明暗に応じて判断するためであり、
以下に示す注目画素を上記エリア内に限定するためでは
ない。

【００１０】ここで、第１輝度平均値が閾値以下の場合
（処理画像が暗い画像である場合）には、上記デジタル
画像の注目画素を含む所定範囲内の画素（例えば３×３
の画素）の各輝度値に基づいて、デジタル画像における
注目画素の輝度値を補正する。上記注目画素は、例えば
デジタル画像を構成する任意の画素であればよく、上記
エリア内の画素には限定されない。また、上記注目画素
の輝度値の補正は、例えば周辺画素の各輝度値から輝度
平均値を算出し、この輝度平均値を注目画素のＲＧＢ値
に加算したり、あるいは、周辺画素の各輝度値からＲＧ
Ｂの平均値を算出し、これを注目画素のＲＧＢ値に加算
することで行われる。

【００１１】このような注目画素の輝度値の補正を、例
えばデジタル画像の全画素（ただし画像の最端部に位置
する画素を除く）に対して注目画素をずらしながら行う
ことにより、隣合う画素における輝度値の変化、すなわ
ち、ノイズ成分はそのままで、輝度値のみを全体的に増
大させることができる。この結果、増大した輝度値に対
して上記ノイズ成分が相対的に低減されることになり、
結果としてＳ／Ｎ比（Signal to Noise ）が向上するこ
とになる。

【００１２】したがって、上記構成によれば、デジタル
画像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に
撮像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている
場合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに
起因する画像全体のざらつき感を緩和することができ
る。その結果、低照度下で撮影された画像においても画
質の良好な画像を得ることができる。また、輝度値を増
大させる補正を行えば画像全体が明るくなるので、明度
の観点からも良好な画像を得ることができると言える。

【００１３】本発明に係る画像処理方法は、上記の課題
を解決するために、上記第２の工程では、上記注目画素
を含む所定範囲内の画素の各輝度値から第２輝度平均値
を算出し、上記第２輝度平均値を上記注目画素の各ＲＧ
Ｂ値に加算することを特徴としている。

【００１４】上記の構成によれば、第２輝度平均値を注
目画素の各ＲＧＢ値に加算することにより、上記注目画
素の輝度値を確実に上げることができる。これにより、
輝度値に対してノイズ成分を相対的に低減させてＳ／Ｎ
比の向上を確実に図ることができるので、上述の効果を
確実に得ることができる。また、注目画素の各ＲＧＢ値
に加算するのは周辺画素のＲＧＢ値ではなく輝度値であ
るので、人間の視覚に忠実な信号レベルの増加が可能で
ある。

【００１５】本発明に係る画像処理方法は、上記の課題
を解決するために、デジタル画像の濃度ヒストグラムを
ＲＧＢごとに作成し、各濃度ヒストグラムを伸張する第
３の工程をさらに有していることを特徴としている。

【００１６】上記の構成によれば、デジタル画像におけ
る各画素の画素値を例えば１次関数によってＲＧＢごと
に変換することで、横軸に画素値、縦軸に度数をとった
ときの上記デジタル画像のＲＧＢごとの濃度ヒストグラ
ムが伸張される。このような各濃度ヒストグラムの伸張
により、画素値（ＲＧＢの各値）の取り得る値の範囲が
広がるので、デジタル画像のコントラストが上がり、ま
た、色調も良好なものとなる。

【００１７】本発明に係る画像処理方法は、上記の課題
を解決するために、上記第３の工程は、伸張前の各濃度
ヒストグラムの画素値の最大値が閾値よりも大きい場合
に、デジタル画像中の白画素を抽出し、抽出した白画素
全体におけるＲＧＢの各平均値を求めると共に、これら
が互いに等しくなるように各平均値を変換するための変
換係数をＲＧＢごとに求め、各変換係数に基づいてデジ
タル画像の全画素のＲＧＢ値を補正する工程をさらに有
していることを特徴としている。

【００１８】伸張前の各濃度ヒストグラムの画素値の最
大値が閾値よりも大きい場合とは、例えば、各濃度ヒス
トグラムを画素値０〜２５５に伸長しようとする際に、
上記最大値が２５０、上記閾値が２４５となっている場
合を想定することができる。この場合、上記最大値が２
５５に近いので、各濃度ヒストグラムを伸長しても、各
濃度ヒストグラムはほとんど伸長されないに等しい。そ
の結果、濃度ヒストグラム伸長による上記色調補正の効
果をほとんど得ることができない。

【００１９】そこで、上記構成では、伸張前の各濃度ヒ
ストグラムの画素値の最大値が閾値よりも大きい場合に
は、白画素全体におけるＲＧＢの各平均値を求めると共
にＲＧＢごとの上記変換係数を求め、各変換係数を例え
ば全画素のＲＧＢ値に乗算することによりＲＧＢ値を補
正する。これにより、本来、白であるべき画素において
ＲＧＢ値を全て同じ値として白（正確にはグレー）を確
実に表現しながら、濃度ヒストグラムの伸張処理では色
調を補正できないような画像において、色調を確実に補
正することができる。

【００２０】本発明に係る画像処理方法は、上記の課題
を解決するために、上記注目画素の輝度値と上記第２輝
度平均値との差を算出し、当該差が閾値以上の場合に、
上記注目画素を含む所定範囲内の画素の各ＲＧＢ値に基
づいて上記注目画素の各ＲＧＢ値を補正する第４の工程
をさらに有していることを特徴としている。

【００２１】注目画素の輝度値と第２輝度平均値との差
が閾値以上の場合には、上記注目画素と、これと隣接す
る画素との輝度変化（ノイズ）が大きいと判断すること
ができる。上記構成では、このような場合に、例えばメ
ディアンフィルター処理によって上記注目画素のＲＧＢ
値を補正することにより、値の大きい上記ノイズを低減
することができ、さらに画質の良好な画像を得ることが
できる。

【００２２】本発明に係る画像処理プログラムを記録し
た記録媒体は、上記の課題を解決するために、デジタル
画像の特徴部分を含むエリアを抽出し、抽出したエリア
内にある画素の第１輝度平均値を算出する処理と、上記
第１輝度平均値が閾値以下の場合に、上記デジタル画像
の注目画素を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基づい
て上記注目画素の輝度値を補正する処理とをコンピュー
タに実行させるための画像処理プログラムを記録してな
ることを特徴としている。

【００２３】上記の構成によれば、記録媒体に記録され
た画像処理プログラムにより、例えば画像処理装置等の
コンピュータは、デジタル画像における例えば中央部あ
るいは下部３／５といった、デジタル画像中の特徴部分
が含まれるエリアを抽出し、当該エリア内にある画素の
第１輝度平均値を算出する。第１輝度平均値と閾値とを
比較し、その大小関係を判断することにより、処理しよ
うとするデジタル画像が暗い画像であるか明るい画像で
あるかを判断することができる。このとき、上記エリア
を抽出して第１輝度平均値を算出しているのは、処理画
像の明暗を、上記特徴部分の明暗に応じて判断するため
であり、以下に示す注目画素を上記エリア内に限定する
ためではない。

【００２４】ここで、第１輝度平均値が閾値以下の場合
（処理画像が暗い画像である場合）には、上記デジタル
画像の注目画素を含む所定範囲内の画素（例えば３×３
の画素）の各輝度値に基づいて、デジタル画像における
注目画素の輝度値を補正する。上記注目画素は、デジタ
ル画像を構成する任意の画素であればよく、上記エリア
内の画素には限定されない。また、上記注目画素の輝度
値の補正は、例えば周辺画素の各輝度値から輝度平均値
を算出し、この輝度平均値を注目画素のＲＧＢ値に加算
したり、あるいは、周辺画素の各輝度値からＲＧＢの平
均値を算出し、これを注目画素のＲＧＢ値に加算するこ
とで行われる。

【００２５】このような注目画素の輝度値の補正を、例
えばデジタル画像の全画素（ただし画像の最端部に位置
する画素を除く）に対して注目画素をずらしながら行う
ことにより、隣合う画素における輝度値の変化、すなわ
ち、ノイズ成分はそのままで、輝度値のみを全体的に増
大させることができる。この結果、増大した輝度値に対
して上記ノイズ成分が相対的に低減されることになり、
結果としてＳ／Ｎ比が向上することになる。

【００２６】したがって、上記構成によれば、デジタル
画像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に
撮像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている
場合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに
起因する画像全体のざらつき感を緩和することができ
る。その結果、低照度下で撮影された画像においても画
質の良好な画像を得ることができる。また、輝度値を増
大させる補正を行えば画像全体が明るくなるので、明度
の観点からも良好な画像を得ることができると言える。

【００２７】本発明に係る画像処理装置は、上記の課題
を解決するために、デジタル画像の特徴部分を含むエリ
アを抽出し、抽出したエリア内にある画素の第１輝度平
均値を算出する輝度平均値計算手段と、上記第１輝度平
均値と閾値とを比較する比較手段と、上記比較手段にて
上記第１輝度平均値が閾値以下と判断された場合に、上
記デジタル画像の注目画素を含む所定範囲内の画素の各
輝度値に基づいて上記注目画素の輝度値を補正する第１
補正手段とを備えていることを特徴としている。

【００２８】上記の構成によれば、輝度平均値計算手段
は、デジタル画像における例えば中央部あるいは下部３
／５といった、デジタル画像中の特徴部分が含まれるエ
リアを抽出し、当該エリア内にある画素の第１輝度平均
値を算出する。そして、比較手段がこの第１輝度平均値
と閾値とを比較し、その大小関係を判断することによ
り、処理しようとするデジタル画像が暗い画像であるか
明るい画像であるかを、上記特徴部分の明暗に応じて判
断する。このとき、上記エリアを抽出して第１輝度平均
値を算出しているのは、処理画像の明暗を、上記特徴部
分の明暗に応じて判断するためであり、以下に示す注目
画素を上記エリア内に限定するためではない。

【００２９】ここで、比較手段が、第１輝度平均値が閾
値以下であると判断した場合に、第１補正手段が、上記
デジタル画像の注目画素を含む所定範囲内の画素（例え
ば３×３の画素）の各輝度値に基づいて、デジタル画像
における注目画素の輝度値を補正する。上記注目画素
は、デジタル画像を構成する任意の画素であればよく、
上記エリア内の画素には限定されない。また、上記注目
画素の輝度値の補正は、例えば周辺画素の各輝度値から
輝度平均値を算出し、この輝度平均値を注目画素のＲＧ
Ｂ値に加算したり、あるいは、周辺画素の各輝度値から
ＲＧＢの平均値を算出し、これを注目画素のＲＧＢ値に
加算することで行われる。

【００３０】このような注目画素の輝度値の補正を、例
えばデジタル画像の全画素（ただし画像の最端部に位置
する画素を除く）に対して注目画素をずらしながら行う
ことにより、隣合う画素における輝度値の変化、すなわ
ち、ノイズ成分はそのままで、輝度値のみを全体的に増
大させることができる。この結果、増大した輝度値に対
して上記ノイズ成分が相対的に低減されることになり、
結果としてＳ／Ｎ比が向上することになる。

【００３１】したがって、上記構成によれば、デジタル
画像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に
撮像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている
場合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに
起因する画像全体のざらつき感を緩和することができ
る。その結果、低照度下で撮影された画像においても画
質の良好な画像を得ることができる。また、輝度値を増
大させる補正を行えば画像全体が明るくなるので、明度
の観点からも良好な画像を得ることができると言える。

【００３２】本発明に係る画像処理装置は、上記の課題
を解決するために、上記第１補正手段は、上記注目画素
を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基づいて第２輝度
平均値を算出し、上記第２輝度平均値を上記注目画素の
各ＲＧＢ値に加算することを特徴としている。

【００３３】上記の構成によれば、第２輝度平均値を注
目画素の各ＲＧＢ値に加算することにより、上記注目画
素の輝度値を確実に上げることができる。これにより、
輝度値に対してノイズ成分を相対的に低減させてＳ／Ｎ
比の向上を確実に図ることができるので、上述の効果を
確実に得ることができる。また、注目画素の各ＲＧＢ値
に加算するのは周辺画素のＲＧＢ値ではなく輝度値であ
るので、人間の視覚に忠実な信号レベルの増加が可能で
ある。

【００３４】本発明に係る画像処理装置は、上記の課題
を解決するために、デジタル画像の濃度ヒストグラムを
ＲＧＢごとに作成し、各濃度ヒストグラムを伸張する第
２補正手段をさらに備えていることを特徴としている。

【００３５】上記の構成によれば、第２補正手段がデジ
タル画像における各画素の画素値を例えば１次関数によ
ってＲＧＢごとに変換することで、横軸に画素値、縦軸
に度数をとったときの上記デジタル画像のＲＧＢごとの
濃度ヒストグラムを伸張することができる。このような
各濃度ヒストグラムの伸張により、画素値の取り得る値
の範囲が広がるので、デジタル画像のコントラストが上
がり、また、色調も良好なものとなる。

【００３６】本発明に係る画像処理装置は、上記の課題
を解決するために、上記第２補正手段は、伸張前の各濃
度ヒストグラムの画素値の最大値が閾値よりも大きい場
合に、デジタル画像中の白画素を抽出し、抽出した白画
素全体におけるＲＧＢの各平均値を求めると共に、これ
らが互いに等しくなるように各平均値を変換するための
変換係数をＲＧＢごとに求め、各変換係数に基づいてデ
ジタル画像の全画素のＲＧＢ値を補正することを特徴と
している。

【００３７】例えば、デジタル画像中に含まれるハイラ
イト部分は、本来、白画素で構成されるが、低照度下で
撮影された画像では、そのような部分におけるＲＧＢ値
が互いに異なっているため、ＲＧＢの各濃度ヒストグラ
ムを伸張すると、伸張後のＲＧＢ値にずれが生じ、本来
白で表現されるべき画素が不自然な色で表現されてしま
う場合がある。

【００３８】そこで、第２補正手段は、伸張前の各濃度
ヒストグラムの画素値の最大値が閾値よりも大きい場合
には、デジタル画像中にそのようなハイライト部分が存
在すると判断し、ＲＧＢごとの上記変換係数を例えば全
画素のＲＧＢ値に乗算することによりＲＧＢ値を補正す
る。これにより、本来白であるべき画素ではＲＧＢ値が
全て同じ値となって白が確実に表現されることとなる。
したがって、デジタル画像に面積の大きいハイライト部
分が含まれている場合であっても、上記補正により自然
な色調の画像を得ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。

【００４０】本発明に係る画像処理装置は、図２に示す
ように、原画像読込部１、輝度平均値計算部２（輝度平
均値計算手段）、比較部３（比較手段）、第１ノイズ処
理部４（第１補正手段）、コントラスト／色調補正部５
（第２補正手段）、階調補正部６、彩度補正部７、第２
ノイズ処理部８および記憶部９を備えている。

【００４１】原画像読込部１は、デジタルスチルカメ
ラ、ビデオキャプチャボード、イメージスキャナ等によ
りデジタル画像として取り込まれた画像を、指定したフ
ォーマットで読み込み、これを図示しないメモリー上に
ビットマップとして展開する。上記デジタル画像の画像
形式は、例えばデジタルスチルカメラによる静止画像取
り込みでは、ＷｉｎｄｏｗｓＢＭＰ、あるいは、ＪＰＥ
Ｇ（Joint PhotographicExperts Group）形式等であ
る。

【００４２】輝度平均値計算部２は、注目したい範囲
（エリア）を抽出し、抽出したエリア内にある画素の輝
度の平均値Ｙａ（第１輝度平均値）を計算する。注目し
たい範囲とは、デジタル画像の特徴部分を主に含むとこ
ろであり、例えば図３（ａ）に示すように、展開された
ビットマップの縦、横を各々５分割して画面全体を２５
の小エリアに分割した際の中央９エリア、すなわち、エ
リア番号６、７、８、１１、１２、１３、１６、１７、
１８で構成される範囲である。図３（ｂ）は、中央９エ
リアだけを抜き出したものである。

【００４３】この中央９エリアにおける輝度平均値Ｙａ
は、この９エリア内の各画素の輝度値Ｙを、各画素のＲ
ＧＢ成分に基づいて人間の視感度特性に合わせて下記の
数１式にて求め、得られた各輝度値Ｙを上記９エリア内
の全画素について加算し、上記９エリア内の全画素数で
除算することにより求められる。なお、単純に、各ＲＧ
Ｂ値を足して３で割った値を上記の輝度値Ｙとしても構
わない。

【００４４】

【数１】

【００４５】なお、一般に、注目被写体を画面の中央に
配置して撮影することが多いため、本実施形態では注目
する範囲を中央の９エリアとしているが、この範囲に限
定するわけではない。例えば、原画像の下部３／５とい
った、原画像の中で原画像の特徴を抽出するのに有効と
判断される、ある程度の面積を持った範囲を注目範囲と
してもよい。注目範囲は、画像中の主要被写体の位置お
よび大きさに応じて適宜設定変更可能である。

【００４６】比較部３は、上記輝度平均値Ｙａと閾値と
を比較し、処理画像が暗く固体撮像素子固有のノイズの
多い画像であるか、あるいは、明るさが十分の画像であ
るかを判断する。つまり、比較部３は、輝度平均値Ｙａ
が閾値以下の場合には、処理画像が上記前者の画像であ
ると判断し、輝度平均値Ｙａが閾値よりも大きい場合に
は、処理画像が上記後者の画像であると判断する。

【００４７】ＣＣＤおよびＣＭＯＳ等の固体撮像素子を
用いたデジタルカメラによる低照度下の撮影では、デジ
タルカメラ内部のＡＧＣ（自動増幅率調整）機能により
増幅器に最大の増幅率を与えても明るさが十分得られな
い場合が多い。また、増幅率を上げただけ固体撮像素子
固有のノイズや、回路固有のノイズも増幅され、ノイズ
の多い画像が得られる。このような画像は、本発明の特
徴部分である第１ノイズ処理部４での処理対象となる。

【００４８】第１ノイズ処理部４は、比較部３にて輝度
平均値Ｙａが閾値以下と判断された場合に、注目画素の
ＲＧＢ値のそれぞれに周辺画素（例えば注目画素を含む
３×３の画素）の輝度平均値Ｙｃ（第２輝度平均値）を
加算することにより、注目画素の輝度値を補正する処理
を、注目画素をずらしながら全画素（ただし、画像の最
端部に位置する画素を除く）について行う。以下、この
処理について詳細に説明する。

【００４９】図４（ａ）は、画像中の任意のエリアを示
しており、図４（ｂ）は、注目画素をＧ₂₂とし、注目画
素Ｇ₂₂の周辺Ｍ×Ｎ画素（Ｍ、Ｎは正数）として、注目
画素Ｇ₂₂を中心として抽出した３×３の画素エリアを示
している。図４（ｂ）中の注目画素Ｇ₂₂は、図４（ａ）
中の画素ｄと対応している。

【００５０】図４（ｂ）中の任意の画素ＧｍｎのＲ値、
Ｇ値、Ｂ値、輝度値をぞれぞれＲｍｎ、Ｇｍｎ、Ｂｍ
ｎ、Ｙｍｎとすると、第１ノイズ処理部４は、周辺画素
３×３エリアの輝度平均値Ｙｃを、次の数２式で求めら
れる輝度値Ｙｍｎを用いて数３式により求める。

【００５１】

【数２】

【００５２】

【数３】

【００５３】次に、第１ノイズ処理部４は、輝度平均値
Ｙｃに係数ｋを乗じたものを、注目画素Ｇ₂₂の元のＲＧ
Ｂ値に加え、最終的な注目画素Ｇ₂₂のＲＧＢ値とする。
つまり、最終的な注目画素Ｇ₂₂のＲＧＢ値は、次の数４
式の演算により求められる。なお、本実施形態では、係
数ｋを例えば０．６としているが、この値に限定される
わけではない。

【００５４】

【数４】

【００５５】ここで、上記の処理により、画像をぼかす
ことなくＳ／Ｎ比が改善される理由について、図５
（ａ）および図５（ｂ）を用いて説明する。

【００５６】図５（ａ）は、画像中の任意の注目画素と
周辺画素（斜線部分）とを示しており、図５（ｂ）中の
実線ａは、図５（ａ）中のＰ₁からＰ₇までの水平ライ
ン上の画素のＲ値の変化を示している。また、破線ｂ
は、図５（ａ）中のＰ₁からＰ ₇まで注目画素がシフト
したときの周辺３×３画素の輝度平均値Ｙｃの変化を示
している。周辺画素の輝度を平均しているため、画像の
明るさの大まかな情報は保持しながらも、画素単位の細
かい変化は現れていない。

【００５７】また、実線ｃは、輝度平均値Ｙｃに係数ｋ
を乗じた値の変化を示している。本実施形態では、係数
ｋを例えば１よりも小さい０．６としているため、輝度
平均値Ｙｃの絶対値（横軸からの高さ）が減少してい
る。

【００５８】また、実線ｄは、数４式で示された計算結
果の変化を示しており、例えば周辺画素の輝度平均値Ｙ
ｃを一定割合で加算した後のＲ値の変化を示している。
さらに、破線ｅは、数４式により輝度平均値Ｙｃが加算
された後のＰラインの輝度変化を示している。

【００５９】実線ｄの変化より、隣り合う画素のＲ値の
変化量はほぼ維持されながら、Ｒ値の絶対値（横軸から
の高さ）は増加していることが分かる。ここで、Ｐ₁〜
Ｐ₈が明るさや色の変化がなめらかな被写体が写されて
いる部分と想定すると、隣り合う画素値の大きな変化は
ノイズ成分である。輝度平均値Ｙｃを注目画素のＲ値に
加算することにより、信号成分が増幅されると共に相対
的にノイズ成分が低減される結果となり、Ｓ／Ｎ比が向
上することとなる。なお、図示はしないが、残りのＧ
値、Ｂ値についても同様である。

【００６０】コントラスト／色調補正部５は、デジタル
画像の濃度ヒストグラムをＲＧＢごとに作成し、各濃度
ヒストグラムを伸張することにより、画像のコントラス
トおよび色調を補正する。これは、固体撮像素子を用い
た低照度撮影で、画像が暗くなる、コントラストが
低くなる、ホワイトバランスが適切に機能せず色調が
偏る、のを回避するためである。なお、コントラストお
よび色調の補正方法の詳細については後述する。

【００６１】階調補正部６は、コントラスト／色調補正
部５にて補正された画像に対してγ補正を行い、ノイズ
低減や濃度ヒストグラムの伸張だけでは補正しきれない
中間調の明るさを補正するものである。例えば、入力信
号をｘ、出力信号をｙとし、補正係数をγとしたとき、
出力信号ｙは、次の数５式で表される。

【００６２】

【数５】

【００６３】ここで、図６は、上記数５式の関数の曲線
すなわちγ補正曲線のうち、補正係数γが１以下のもの
を例示しているが、補正係数γが１より小さいとき、出
力信号ｙは入力信号ｘよりも大きくなっていることが分
かる。したがって、γ補正は、コントラスト／色調補正
部５にて得られる画像、すなわち、濃度ヒストグラムの
伸張を行って濃度ヒストグラムが値域全体に分布するよ
う変換した結果の画像において、濃度ヒストグラムのピ
ークが画素値の低い方にあり、画像全体の印象が暗い場
合の補正方法として有効である。なお、逆に、補正係数
γが１より大きいとき、出力信号ｙは入力信号ｘよりも
小さくなる。

【００６４】階調補正部６は、補正係数γを用いて階調
変換用のテーブルを作成し、この階調変換テーブルを参
照することにより原画像の全画素のＲＧＢの値を変換す
る。この例ではＲＧＢに同一のγ補正カーブを用いてい
る。

【００６５】彩度補正部７は、画素のＲＧＢ値および輝
度値をｒ、ｇ、ｂ、ｙ、彩度強調後の画素のＲＧＢ値お
よび輝度値をｒ’、ｇ’、ｂ’、ｙ’、彩度補正係数を
ｓとし、次の数６式によって彩度補正を行う。

【００６６】

【数６】

【００６７】本実施形態では、第１ノイズ処理部４での
ノイズ低減処理において、ＲＧＢの各値に同一の輝度平
均値ｋ・Ｙｃを加算することによりＳ／Ｎ比の改善を図
っているが、上記処理では、単一色でなめらかな部分で
ＲＧＢ値の差が希釈になる傾向があり、その結果、彩度
が低下する。したがって、彩度補正係数には正の数を指
定して彩度強調を行うことにより、彩度低下を回避する
ことができる。また、元画像全体の彩度パラメータを抽
出し、目標の彩度を設定することにより、任意の彩度強
調を行うことも可能である。

【００６８】第２ノイズ処理部８は、注目画素Ｇｍｎの
輝度値と周辺３×３画素の輝度平均値Ｙｃとを比較し、
これらが一定値以上離れていると判断した場合に、注目
画素Ｇｍｎを含む周辺３×３画素のＲＧＢ値に基づく補
間値で、注目画素のＲＧＢ値を置き換える。

【００６９】本実施形態では、注目画素の周辺３×３画
素の補間データとして、ＲＧＢごとに、９画素の画素値
を大きい順番に並べ換えた場合の中間値、すなわち、大
きい方から５番目の値を、注目画素の画素値との置き換
えに用いている。補間データとしては３×３画素値の平
均値を用いる方法もあるが、この方法では、３×３画素
内にノイズ画素があった場合に、そのノイズ画素が平均
値に影響を与える。これに対して、３×３画素値の中央
値を補間データとして用いた場合、３×３画素内に極端
に画素値の高い画素、あるいは、極端に画素値の低い画
素があっても、このような画素の画素値が補間データに
全く影響せず、ノイズ画素の影響を無視することができ
る。このように、第２ノイズ処理部８は、ノイズ低減方
法として知られているメディアンフィルター処理を、周
辺３×３画素との比較により選択的に行っている。

【００７０】注目画素Ｇｍｎの輝度値と輝度平均値Ｙｃ
との差が閾値以上の場合には、注目画素Ｇｍｎと、これ
と隣接する画素との輝度変化（ノイズ）が大きいと判断
することができる。本実施形態では、このような場合
に、上記のメディアンフィルター処理によって注目画素
ＧｍｎのＲＧＢ値を補正することにより、ノイズレベル
の絶対値を低減することができる。したがって、第１ノ
イズ処理部４での処理と併せて第２ノイズ処理部８での
処理を行うことにより、さらに画質の良好な画像を得る
ことができる。

【００７１】記憶部９は、第２ノイズ処理部８を介して
得られる画像を保存する。

【００７２】次に、上記画像処理装置における動作につ
いて、図１のフローチャートに基づいて説明する。

【００７３】まず、デジタルスチルカメラ等によって、
原画像のデジタル画像が原画像ファイルとして取り込ま
れる（ステップ１；以下、ステップは単にＳと略記す
る）。原画像読込部１は、上記原画像ファイルを読み込
み、ビットマップに展開する（Ｓ２）。

【００７４】次に、輝度平均値計算部３は、原画像から
注目エリアを切り出すと共に、画像中の注目エリアの輝
度平均値Ｙａを計算する（Ｓ３）。その後、比較部４
は、上記輝度平均値Ｙａと閾値とを比較し、上記輝度平
均値Ｙａが閾値以下であれば、処理画像が暗くノイズの
多い画像であると判断し、上記輝度平均値Ｙａが閾値よ
りも大きければ、処理画像は明るさが十分で第１ノイズ
処理部４での処理が不必要な画像であると判断する（Ｓ
４）。Ｓ４にて、処理画像が上記後者の画像であると判
断した場合は、Ｓ６に移行する。

【００７５】一方、Ｓ４にて、処理画像が上記前者の画
像であると判断した場合、第１ノイズ処理部４は、注目
画素自身を含む周辺３×３画素の輝度平均値Ｙｃを計算
し、上記注目画素のＲＧＢ値に、上記輝度平均値Ｙｃを
例えば０．６倍したものを加算する数４式の処理を全画
素について行う（Ｓ５）。

【００７６】次に、コントラスト／色調補正部５が後述
するコントラスト／色調補正を行う（Ｓ６）。続いて、
階調補正部６が補正係数γを用いた図６に示す階調変換
により、全画素のＲＧＢ値を変換し（Ｓ７）、その後、
彩度補正部７が数６式により彩度補正処理を行う（Ｓ
８）。

【００７７】次に、第２ノイズ処理部８は、注目画素Ｇ
ｍｎの輝度値と周辺３×３画素の輝度平均値Ｙｃとを比
較し、これらが一定値以上離れていると判断した場合
に、注目画素Ｇｍｎを含む周辺３×３画素のＲＧＢ値を
用いたメディアンフィルター処理により、注目画素のＲ
ＧＢ値を置き換える（Ｓ９）。その後、記憶部９は、第
２ノイズ処理部８からの画像を保存する（Ｓ１０）。そ
の結果、階調変換後の画像ファイルが得られる（Ｓ１
１）。

【００７８】以上のように、本発明は、注目エリア内の
輝度平均値Ｙａが閾値以下の場合には、周辺３×３画素
の輝度平均値Ｙｃを補間値として注目画素の各ＲＧＢ値
に加算することにより、上記注目画素の輝度値を補正す
る構成である。上記の補間値は、周辺３×３画素中のノ
イズ成分が除去された信号成分と見なすことができるの
で、これを注目画素の各ＲＧＢ値に加算することによ
り、注目画素の信号レベルのみを増加させることができ
る。つまり、本発明では、上記加算処理により、隣合う
画素における輝度値の変化、すなわち、ノイズ成分はそ
のままで、輝度値のみを全体的に増大させることができ
る。これにより、増大した輝度値に対して上記ノイズ成
分は相対的に低減されることとなるので、結果的にＳ／
Ｎ比が向上する。

【００７９】ここで、本発明の画像処理の効果の例を図
７（ａ）（ｂ）に示す。図７（ａ）（ｂ）の左側の画像
は、ともに本発明の画像処理を施す前の画像であり、網
線をかけた部分は輝度が低いことを意味している。ま
た、図７（ａ）（ｂ）の右側の画像は上記画像処理後の
画像である。

【００８０】補正前の画像は、粒状のノイズが多く、し
かも、輝度も暗いため被写体も判別しにくい状態である
が、本発明による補正で、明るさ、コントラストが改善
され、粒状のノイズもほとんど消えていることがわか
る。

【００８１】このように、本発明によれば、デジタル画
像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に撮
像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている場
合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに起
因する画像全体のざらつき感を緩和することができる。
その結果、低照度下で撮影された画像においても画質の
良好な画像を得ることができる。

【００８２】また、Ｓ５での第１のノイズ低減方法によ
りＳ／Ｎ比が向上し、レベルの低いノイズも含めて画像
全体のノイズが低減され、Ｓ９での第２のノイズ低減方
法によりレベルの高いノイズが低減されるので、第２の
ノイズ低減方法を単独で用いる場合よりもノイズ低減効
果が大きいものとなる。

【００８３】また、Ｓ５の工程にて、注目画素の周囲３
×３画素の輝度平均値Ｙｃを注目画素のＲＧＢ値に加算
する処理を１画素単位で行い、これを全画素について同
じ手法で行うため、全画素にある決まった値を加算する
といった方法と比して、画像の輝度変化情報が失われに
くい特徴がある。

【００８４】また、ＲＧＢ値ではなく輝度値を、注目画
素のＲＧＢ値の補間値として用いているので、人間の視
覚に忠実な信号レベルの増加が可能である。なお、例え
ば周辺画素のＲＧＢごとの平均値を注目画素のＲＧＢ値
にそれぞれ加算する構成であっても勿論構わない。さら
に、本発明では、上記のノイズ低減処理に加え、明る
さ、コントラスト、色調、階調特性等の補正を併せて行
うことができ、総合的な画像補正方法を提供することが
できる。

【００８５】次に、コントラスト／色調補正部５におけ
るコントラストおよび色調の補正方法について、図８の
フローチャートを用いて説明する。

【００８６】コントラスト／色調補正部５は、まず、注
目エリアについての濃度ヒストグラムをＲＧＢごとに求
めると共に、ＲＧＢそれぞれの濃度ヒストグラムの最大
値Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘと、最小値Ｒｍｉｎ、
Ｇｍｉｎ、Ｂｍｉｎとを求める（Ｓ２１）。

【００８７】続いて、コントラスト／色調補正部５は、
Ｓ２１にて求めたＲＧＢそれぞれの濃度ヒストグラムを
伸張する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。ここで、ＲＧＢの各濃度
ヒストグラムを伸張する方法を図９および図１０を用い
て説明する。

【００８８】図９の曲線Ａは原画像のＲＧＢの任意の一
色の濃度ヒストグラムであり、画素値の最小値がｍｉｎ
で、画素値の最大値がｍａｘである分布を示している。
なお、同図では、画素値を例えば８ビットで０（黒）〜
２５５（白）の２５６階調で示した場合を示している。

【００８９】ここで、コントラスト／色調補正部５は、
例えば図１０に示す１次関数ｙ＝ａｘ＋ｂにより、上記
濃度ヒストグラムにおける各画素値を変換する。なお、
上記のａおよびｂは、ｘ＝ｍｉｎでｙ＝０となり、ｘ＝
ｍａｘでｙ＝２５５となるような値である。このような
変換により、上記濃度ヒストグラムにおけり画素値の最
小値ｍｉｎが値域の最小値０となり、上記最大値ｍａｘ
が値域の最大値２５５となるように上記濃度ヒストグラ
ムが伸張され、この結果、図９の曲線Ｂが得られる。

【００９０】このように、濃度ヒストグラムの伸張処理
をＲＧＢのそれぞれについて実施することにより、値域
の最小値０から最大値２５５まで画素の任意の色の値が
分布する、つまり、画素値の取り得る値の範囲が広がる
ので、画像のコントラストが補正される。また、ＲＧＢ
のそれぞれについて、濃度ヒストグラムの偏りもなくな
るため、同時に色調も補正される。

【００９１】なお、画素値の変換を行う際に用いる関数
は、上記の１次関数に限定されず、その他の関数（例え
ば指数関数）や、１次関数の直線が途中で折れ曲がった
ものであってもよい。

【００９２】次に、コントラスト／色調補正部５は、伸
張前のＲＧＢそれぞれの濃度ヒストグラムの最大値Ｒｍ
ａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘと規定値Ｙｔｈとの大小を判
定する（Ｓ２５）。もし、Ｒｍａｘ＞Ｙｔｈ、Ｇｍａｘ
＞Ｙｔｈ、Ｂｍａｘ＞Ｙｔｈの３条件が同時に成立すれ
ば、処理画像が濃度ヒストグラム伸張による色調補正が
難しい画像であると見なし、この場合、以下の色調補正
処理を追加する。なお、Ｒｍａｘ＞Ｙｔｈ、Ｇｍａｘ＞
Ｙｔｈ、Ｂｍａｘ＞Ｙｔｈの３条件が同時に成立するよ
うな画像とは、例えば原画像の中に面積の大きいハイラ
イト部分があるような画像である。

【００９３】コントラスト／色調補正部５は、画像の中
で本来、白である画素の抽出を行い、抽出した白画素の
画素値をＲＧＢごとにそれぞれ加算し、白ピクセルの個
数で除算することにより白ピクセルの画素値の平均値を
ＲＧＢごとに求める（Ｓ２６）。

【００９４】ここで、注目エリアのＲＧＢの平均値をそ
れぞれ、Ｗｒ、Ｗｇ、Ｗｂ、原画像の輝度平均値をＷｙ
とし、変換係数Ｋｒ、Ｋｇ、ＫｂをそれぞれＷｒ、Ｗ
ｇ、Ｗｂに乗じた結果、ＲＧＢの値が等しくなり、さら
に輝度を変化させないとすると、数７式が成立する。

【００９５】

【数７】

【００９６】そこで、コントラスト／色調補正部５は、
変換係数Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂを数８式によりそれぞれ求め
る（Ｓ２７）。

【００９７】

【数８】

【００９８】次に、コントラスト／色調補正部５は、原
画像の全ピクセルの各ＲＧＢの値に数８式にて得られる
係数Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂを乗算する（Ｓ２８）。この結
果、本来白であるべき画素（ハイライト部分の画素）の
Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が等しい値となり、上記画素が白（正
確にはグレー）に補正されると共に、画像全体の色調も
補正され自然な色調となる。つまり、濃度ヒストグラム
の伸張処理では色調が補正されないような画像について
も、Ｓ２５〜Ｓ２８での処理により、白画素を損なうこ
となく色調を補正することが可能となる。この結果、前
述のノイズ低減処理と併せて本処理を行うことにより、
ハイライト部分を含む画像であっても高品質な画像を得
ることができる。

【００９９】ここで、ハイライト部分を含む画像では、
濃度ヒストグラム伸張による色調補正が難しい理由につ
いて簡単に説明すれば以下の通りである。

【０１００】図１１は、濃度ヒストグラム伸張による色
調補正が可能な画像における、各ＲＧＢごとの濃度ヒス
トグラムを示している。同図の分布より、処理画像が全
体的に緑っぽい画像であることは明らかであり、Ｒｍａ
ｘ＜Ｂｍａｘ＜Ｇｍａｘとなっている。このように、各
ＲＧＢの濃度ヒストグラムの偏り具合に差がある場合
は、各ＲＧＢの濃度ヒストグラムをそれぞれ画素値が０
〜２５５となるように伸長することにより、色調補正を
行うことができる。

【０１０１】これに対して、図１２は、濃度ヒストグラ
ム伸張による色調補正が難しい画像における、各ＲＧＢ
ごとの濃度ヒストグラムを示している。各濃度ヒストグ
ラムの形状から、上記と同様にＧ成分が強く、全体的に
緑っぽい画像であることが分かる。

【０１０２】しかし、図１２の画像では、ハイライト部
分（例えば暗い風景の中に車のライトが写っている部
分）がある。上記のハイライト部分では、撮像素子の飽
和現象により、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値がそれぞれ２５０程度
となっており、Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘもそれぞ
れ、上記と同様、２５０程度の高い値となっている。こ
のように、Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘが画素値２５
５に近い値となっているので、この場合は、各濃度ヒス
トグラムを画素値０〜２５５に伸長しても、実際には各
濃度ヒストグラムはほとんど伸長されないに等しい。こ
のため、ハイライト部分を含む画像では、濃度ヒストグ
ラム伸張による色調補正の効果がほとんど出ないものと
なる。

【０１０３】濃度ヒストグラム伸長を行う代わりに規定
値Ｙｔｈを用いて上述の処理を行う場合、上記の規定値
Ｙｔｈとしては、２５５に近い値（例えば２４５とか２
５０）を用いればよい。

【０１０４】以上で説明した画像処理装置は、画像処理
を機能させるためのプログラムで実現される。このプロ
グラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納
されている。本発明では、この記録媒体として、図２の
画像処理装置で処理が行われるために必要な図示してい
ないメモリ（例えばＲＯＭのようなものそのもの）であ
ってもよいし、また図示していないが外部記憶装置とし
てプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体
を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアで
あってもよい。

【０１０５】上記いずれの場合においても、格納されて
いるプログラムはマイクロプロセッサ（図示せず）のア
クセスにより実行される構成であってもよいし、格納さ
れているプログラムを読み出し、読み出したプログラム
を画像処理装置の図示されていないプログラム記憶エリ
アにダウンロードすることにより、そのプログラムが実
行される構成であってもよい。この場合、ダウンロード
用のプログラムは予め本体装置に格納されているものと
する。

【０１０６】ここで、上記プログラムメディアは、本体
と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープや
カセットテープ等のテープ系、フロッピーディスクやハ
ードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／
ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード
（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、ある
いはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッ
シュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプロ
グラムを担持する媒体であってもよい。

【０１０７】また、本発明においては、インターネット
を含む通信ネットワークと接続可能なシステム構成であ
ることから、通信ネットワークからプログラムをダウン
ロードするように流動的にプログラムを担持する媒体で
あってもよい。なお、このように通信ネットワークから
プログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロ
ード用プログラムは予め本体装置に格納しておくか、あ
るいは別な記録媒体からインストールされるものであっ
てもよい。

【０１０８】なお、記録媒体に格納されている内容とし
てはプログラムに限定されず、データであってもよい。

【０１０９】このように、本発明の画像処理方法をプロ
グラミングした実行ファイル等を任意の記録媒体に収録
することにより、様々なプラットフォームに対応した実
行ファイルを生成、記録、配布することができ、これに
よって、ユーザー個々の使用環境および目的に適した画
像処理を実行することができる。

【０１１０】

【発明の効果】本発明に係る画像処理方法は、以上のよ
うに、デジタル画像の特徴部分を含むエリアを抽出し、
抽出したエリア内にある画素の第１輝度平均値を算出す
る第１の工程と、上記第１輝度平均値が閾値以下の場合
に、上記デジタル画像の注目画素を含む所定範囲内の画
素の各輝度値に基づいて上記注目画素の輝度値を補正す
る第２の工程とを有している構成である。

【０１１１】それゆえ、第１輝度平均値が閾値以下の場
合には、処理画像が暗い画像であると判断し、デジタル
画像における注目画素の輝度値を、上記注目画素を含む
所定範囲内の画素の各輝度値に基づいて補正するので、
例えば隣合う画素における輝度値の変化、すなわち、ノ
イズ成分はそのままで、輝度値のみを全体的に増大させ
ることができる。この結果、増大した輝度値に対して上
記ノイズ成分が相対的に低減されることになり、結果と
してＳ／Ｎ比が向上することになる。

【０１１２】したがって、上記構成によれば、デジタル
画像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に
撮像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている
場合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに
起因する画像全体のざらつき感を緩和することができ
る。その結果、低照度下で撮影された画像においても画
質の良好な画像を得ることができるという効果を奏す
る。また、輝度値を増大させる補正を行えば画像全体が
明るくなるので、明度の観点からも良好な画像を得るこ
とができるという効果を併せて奏する。

【０１１３】本発明に係る画像処理方法は、以上のよう
に、上記第２の工程では、上記注目画素を含む所定範囲
内の画素の各輝度値から第２輝度平均値を算出し、上記
第２輝度平均値を上記注目画素の各ＲＧＢ値に加算する
構成である。

【０１１４】それゆえ、第２輝度平均値を注目画素の各
ＲＧＢ値に加算することにより、上記注目画素の輝度値
を確実に上げることができる。これにより、輝度値に対
してノイズ成分を相対的に低減させてＳ／Ｎ比の向上を
確実に図ることができるので、上述の効果を確実に得る
ことができるという効果を奏する。また、注目画素の各
ＲＧＢ値に加算するのは周辺画素のＲＧＢ値ではなく輝
度値であるので、人間の視覚に忠実な信号レベルの増加
が可能であるという効果を併せて奏する。

【０１１５】本発明に係る画像処理方法は、以上のよう
に、デジタル画像の濃度ヒストグラムをＲＧＢごとに作
成し、各濃度ヒストグラムを伸張する第３の工程をさら
に有している構成である。

【０１１６】それゆえ、各濃度ヒストグラムの伸張によ
り、画素値の取り得る値の範囲が広がるので、デジタル
画像のコントラストを上げることができると共に、色調
を良好に補正することができるという効果を奏する。

【０１１７】本発明に係る画像処理方法は、以上のよう
に、上記第３の工程は、伸張前の各濃度ヒストグラムの
画素値の最大値が閾値よりも大きい場合に、デジタル画
像中の白画素を抽出し、抽出した白画素全体におけるＲ
ＧＢの各平均値を求めると共に、これらが互いに等しく
なるように各平均値を変換するための変換係数をＲＧＢ
ごとに求め、各変換係数に基づいてデジタル画像の全画
素のＲＧＢ値を補正する工程をさらに有している構成で
ある。

【０１１８】それゆえ、伸張前の各濃度ヒストグラムの
画素値の最大値が閾値よりも大きい場合には、白画素全
体におけるＲＧＢの各平均値を求めると共にＲＧＢごと
の上記変換係数を求め、各変換係数を例えば全画素のＲ
ＧＢ値に乗算することによりＲＧＢ値を補正する。これ
により、本来、白であるべき画素においてＲＧＢ値を全
て同じ値として白（正確にはグレー）を確実に表現しな
がら、濃度ヒストグラムの伸張処理では色調を補正でき
ないような画像において、色調を確実に補正することが
できるという効果を奏する。

【０１１９】本発明に係る画像処理方法は、以上のよう
に、上記注目画素の輝度値と上記第２輝度平均値との差
を算出し、当該差が閾値以上の場合に、上記注目画素を
含む所定範囲内の画素の各ＲＧＢ値に基づいて上記注目
画素の各ＲＧＢ値を補正する第４の工程をさらに有して
いる構成である。

【０１２０】それゆえ、注目画素の輝度値と第２輝度平
均値との差が閾値以上の場合には、上記注目画素を含む
所定範囲内の画素の各ＲＧＢ値に基づいて注目画素のＲ
ＧＢ値を補正することにより、値の大きいノイズを低減
することができる。その結果、さらに画質の良好な画像
を得ることができるという効果を奏する。

【０１２１】本発明に係る画像処理プログラムを記録し
た記録媒体は、以上のように、デジタル画像の特徴部分
を含むエリアを抽出し、抽出したエリア内にある画素の
第１輝度平均値を算出する処理と、上記第１輝度平均値
が閾値以下の場合に、上記デジタル画像の注目画素を含
む所定範囲内の画素の各輝度値に基づいて上記注目画素
の輝度値を補正する処理とをコンピュータに実行させる
ための画像処理プログラムを記録してなる構成である。

【０１２２】それゆえ、記録媒体に記録された画像処理
プログラムを例えば画像処理装置等のコンピュータが実
行することにより、第１輝度平均値が閾値以下の場合に
は、デジタル画像における注目画素の輝度値が、上記注
目画素を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基づいて補
正されるので、例えば隣合う画素における輝度値の変
化、すなわち、ノイズ成分はそのままで、輝度値のみを
全体的に増大させることができる。この結果、増大した
輝度値に対して上記ノイズ成分が相対的に低減されるこ
とになり、結果としてＳ／Ｎ比が向上することになる。

【０１２３】したがって、上記構成によれば、デジタル
画像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に
撮像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている
場合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに
起因する画像全体のざらつき感を緩和することができ
る。その結果、低照度下で撮影された画像においても画
質の良好な画像を得ることができるという効果を奏す
る。また、輝度値を増大させる補正を行えば画像全体が
明るくなるので、明度の観点からも良好な画像を得るこ
とができるという効果を併せて奏する。

【０１２４】本発明に係る画像処理装置は、以上のよう
に、デジタル画像の特徴部分を含むエリアを抽出し、抽
出したエリア内にある画素の第１輝度平均値を算出する
輝度平均値計算手段と、上記第１輝度平均値と閾値とを
比較する比較手段と、上記比較手段にて上記第１輝度平
均値が閾値以下と判断された場合に、上記デジタル画像
の注目画素を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基づい
て上記注目画素の輝度値を補正する第１補正手段とを備
えている構成である。

【０１２５】それゆえ、比較手段が、輝度平均値計算手
段の算出した第１輝度平均値が閾値以下であると判断し
た場合に、第１補正手段がデジタル画像における注目画
素の輝度値を、上記注目画素を含む所定範囲内の画素の
各輝度値に基づいて補正するので、例えば隣合う画素に
おける輝度値の変化、すなわち、ノイズ成分はそのまま
で、輝度値のみを全体的に増大させることができる。こ
の結果、増大した輝度値に対して上記ノイズ成分が相対
的に低減されることになり、結果としてＳ／Ｎ比が向上
することになる。

【０１２６】したがって、上記構成によれば、デジタル
画像が低照度下で撮影された画像であり、上記画像中に
撮像素子等に固有のレベルの低いノイズが含まれている
場合であっても、Ｓ／Ｎ比を向上させて、上記ノイズに
起因する画像全体のざらつき感を緩和することができ
る。その結果、低照度下で撮影された画像においても画
質の良好な画像を得ることができるという効果を奏す
る。また、輝度値を増大させる補正を行えば画像全体が
明るくなるので、明度の観点からも良好な画像を得るこ
とができるという効果を併せて奏する。

【０１２７】本発明に係る画像処理装置は、以上のよう
に、上記第１補正手段は、上記注目画素を含む所定範囲
内の画素の各輝度値に基づいて第２輝度平均値を算出
し、上記第２輝度平均値を上記注目画素の各ＲＧＢ値に
加算する構成である。

【０１２８】それゆえ、第２輝度平均値を注目画素の各
ＲＧＢ値に加算することにより、上記注目画素の輝度値
を確実に上げることができる。これにより、輝度値に対
してノイズ成分を相対的に低減させてＳ／Ｎ比の向上を
確実に図ることができるので、上述の効果を確実に得る
ことができるという効果を奏する。また、注目画素の各
ＲＧＢ値に加算するのは周辺画素のＲＧＢ値ではなく輝
度値であるので、人間の視覚に忠実な信号レベルの増加
が可能であるという効果を併せて奏する。

【０１２９】本発明に係る画像処理装置は、以上のよう
に、デジタル画像の濃度ヒストグラムをＲＧＢごとに作
成し、各濃度ヒストグラムを伸張する第２補正手段をさ
らに備えている構成である。

【０１３０】それゆえ、各濃度ヒストグラムの伸張によ
り、画素値の取り得る値の範囲が広がるので、デジタル
画像のコントラストを上げることができると共に、色調
を良好に補正することができるという効果を併せて奏す
る。

【０１３１】本発明に係る画像処理装置は、以上のよう
に、上記第２補正手段は、伸張前の各濃度ヒストグラム
の画素値の最大値が閾値よりも大きい場合に、デジタル
画像中の白画素を抽出し、抽出した白画素全体における
ＲＧＢの各平均値を求めると共に、これらが互いに等し
くなるように各平均値を変換するための変換係数をＲＧ
Ｂごとに求め、各変換係数に基づいてデジタル画像の全
画素のＲＧＢ値を補正する構成である。

【０１３２】それゆえ、伸張前の各濃度ヒストグラムの
画素値の最大値が閾値よりも大きい場合には、デジタル
画像中にそのようなハイライト部分が存在すると判断
し、ＲＧＢごとの上記変換係数を例えば全画素のＲＧＢ
値に乗算することによりＲＧＢ値を補正する。これによ
り、本来白であるべき画素ではＲＧＢ値が全て同じ値と
なって白が確実に表現されることとなる。したがって、
デジタル画像に面積の大きいハイライト部分が含まれて
いる場合であっても、上記補正により自然な色調の画像
を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る画像処理装置にお
ける動作の流れを示すフローチャートである。

【図２】上記画像処理装置の概略の構成を示すブロック
図である。

【図３】（ａ）は、５×５のエリアからなるデジタル画
像全体を示す説明図であり、（ｂ）は、上記デジタル画
像における注目エリアである中央９エリアを示す説明図
である。

【図４】（ａ）は、画像中の任意のエリアの画素を示す
説明図であり、（ｂ）は、注目画素を含む周辺３×３画
素を示す説明図である。

【図５】（ａ）は、画像中の任意の注目画素と周辺画素
（斜線部分）とを示す説明図であり、（ｂ）は、画像を
ぼかすことなくＳ／Ｎ比を改善できる理由を説明するた
めの説明図である。

【図６】γ補正曲線の例を示すグラフである。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の画像処理前後
での、ディスプレイ上に表示した中間調画像を模式的に
示す説明図である。

【図８】コントラストおよび色調を補正する際の動作の
流れを示すフローチャートである。

【図９】伸張前後での各濃度ヒストグラムを示す説明図
である。

【図１０】濃度ヒストグラムを伸張する際に用いる変換
関数の一例を示すグラフである。

【図１１】濃度ヒストグラム伸長により色調補正が可能
な画像の各ＲＧＢ濃度ヒストグラムを示す説明図であ
る。

【図１２】ハイライト部分を含む画像の各ＲＧＢ濃度ヒ
ストグラムを示す説明図である。

【符号の説明】

２輝度平均値計算部（輝度平均値計算手段）３比較部（比較手段）４第１ノイズ処理部（第１補正手段）５コントラスト／色調補正部（第２補正手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 9/79 Ｈ０４Ｎ 9/79 ＧＦターム(参考） 5B057 BA02 BA11 BA30 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC03 CE11 CH08 CH11 DC19 5C021 PA17 PA53 PA56 PA76 RA07 RA08 RB03 YA01 5C055 AA03 AA06 BA06 EA05 GA01 HA19 5C077 LL02 LL19 MP08 PP15 PP32 PP46 PP47 PP51 PP68 PQ12 PQ19 PQ20 PQ22 RR14 TT09 5C079 HB01 LA10 LA12 LB01 MA01 MA02 MA11 NA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル画像の特徴部分を含むエリアを抽
出し、抽出したエリア内にある画素の第１輝度平均値を
算出する第１の工程と、上記第１輝度平均値が閾値以下の場合に、上記デジタル
画像の注目画素を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基
づいて上記注目画素の輝度値を補正する第２の工程とを
有していることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】上記第２の工程では、上記注目画素を含む
所定範囲内の画素の各輝度値から第２輝度平均値を算出
し、上記第２輝度平均値を上記注目画素の各ＲＧＢ値に
加算することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方
法。
【請求項３】デジタル画像の濃度ヒストグラムをＲＧＢ
ごとに作成し、各濃度ヒストグラムを伸張する第３の工
程をさらに有していることを特徴とする請求項１または
２に記載の画像処理方法。
【請求項４】上記第３の工程は、伸張前の各濃度ヒスト
グラムの画素値の最大値が閾値よりも大きい場合に、デ
ジタル画像中の白画素を抽出し、抽出した白画素全体に
おけるＲＧＢの各平均値を求めると共に、これらが互い
に等しくなるように各平均値を変換するための変換係数
をＲＧＢごとに求め、各変換係数に基づいてデジタル画
像の全画素のＲＧＢ値を補正する工程をさらに有してい
ることを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
【請求項５】上記注目画素の輝度値と上記第２輝度平均
値との差を算出し、当該差が閾値以上の場合に、上記注
目画素を含む所定範囲内の画素の各ＲＧＢ値に基づいて
上記注目画素の各ＲＧＢ値を補正する第４の工程をさら
に有していることを特徴とする請求項２ないし４のいず
れかに記載の画像処理方法。
【請求項６】デジタル画像の特徴部分を含むエリアを抽
出し、抽出したエリア内にある画素の第１輝度平均値を
算出する処理と、上記第１輝度平均値が閾値以下の場合に、上記デジタル
画像の注目画素を含む所定範囲内の画素の各輝度値に基
づいて上記注目画素の各ＲＧＢ値を補正する処理とをコ
ンピュータに実行させるための画像処理プログラムを記
録した記録媒体。
【請求項７】デジタル画像の特徴部分を含むエリアを抽
出し、抽出したエリア内にある画素の第１輝度平均値を
算出する輝度平均値計算手段と、上記第１輝度平均値と閾値とを比較する比較手段と、上記比較手段にて上記第１輝度平均値が閾値以下と判断
された場合に、上記デジタル画像の注目画素を含む所定
範囲内の画素の各輝度値に基づいて上記注目画素の輝度
値を補正する第１補正手段とを備えていることを特徴と
する画像処理装置。
【請求項８】上記第１補正手段は、上記注目画素を含む
所定範囲内の画素の各輝度値に基づいて第２輝度平均値
を算出し、上記第２輝度平均値を上記注目画素の各ＲＧ
Ｂ値に加算することを特徴とする請求項７に記載の画像
処理装置。
【請求項９】デジタル画像の濃度ヒストグラムをＲＧＢ
ごとに作成し、各濃度ヒストグラムを伸張する第２補正
手段をさらに備えていることを特徴とする請求項７また
は８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】上記第２補正手段は、伸張前の各濃度ヒ
ストグラムの画素値の最大値が閾値よりも大きい場合
に、デジタル画像中の白画素を抽出し、抽出した白画素
全体におけるＲＧＢの各平均値を求めると共に、これら
が互いに等しくなるように各平均値を変換するための変
換係数をＲＧＢごとに求め、各変換係数に基づいてデジ
タル画像の全画素のＲＧＢ値を補正することを特徴とす
る請求項９に記載の画像処理装置。