JP2002006390A

JP2002006390A - デジタル画像の補正方法及び装置

Info

Publication number: JP2002006390A
Application number: JP2000184908A
Authority: JP
Inventors: Kenji Okamori; 賢治岡森; Yoshiyuki Sato; 義幸佐藤; Motoshi Sadakuni; 元志貞国
Original assignee: Sakata Inx Corp; Sakata Corp
Current assignee: Sakata Inx Corp
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単及び高効率の逆光処理を提供する。【構成】本発明は、複数の画像の逆光補正の最適な結
果に基づいて作成したルックアップテーブルを近似する
グループにグループ化し、該グループ化されたルックア
ップテーブルに対応する前記画像の輝度ヒストグラムの
頻度の谷部の輝度値を該グループ化されたルックアップ
テーブルと関連付けて記憶する記憶手段と、入力画像の
輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を決定する手段
と、該入力画像の該谷部の輝度値に対応する前記記憶さ
れたルックアップテーブルを決定する手段と、該決定さ
れたルックアップテーブルにより該入力画像の逆光補正
をする手段とを備えたことを特徴とする。【効果】逆光処理が簡単で効率よく行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像の補正技
術に関し、特に逆光状態となっている入力デジタル画像
の影となる部分を明るく補正する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、日中撮影された映像は専用ラ
イト等の照明が無いために多くの場合、人物が逆光シー
ンになっており、このままプリントすると人物が影部と
なつて暗く再現されてしまう欠点がある。

【０００３】この欠点を改良するものとして、撮影画像
が逆光画像である場合に、撮影画像の輝度を調整して影
部の暗い部分を明るく再現する逆光補正が行われてい
る。

【０００４】従来、この逆光補正技術として、撮影画像
を幾つかに分割し、分割された部分のそれぞれの明るさ
を求め、各分割画像の中で、明るさが平均値より暗い部
分が存在した場合に、その暗い部分を逆光部分として、
暗い部分が明るくなるように全体的に明るさを増すよう
に補正する技術が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の逆光補
正技術は、画像の分割や、各分割画像毎の明るさの平均
値決定や、この平均値に基づく逆光部分決定等の処理が
必要となり、補正処理が複雑化し、補正効率が著しく悪
く、しかも各画像毎に施した画像補正データは１回限り
のデータとしてその後は使用されない等の欠点がある。

【０００６】本発明は、この点を改良するもので、逆光
補正処理が複雑にならず、補正効率が著しく向上される
逆光画像補正技術を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載される様に、複数の画像の逆光補正の最適な結果に基
づくルックアップテーブルを前記各々の画像に対して作
成するステップと、該作成された各ルックアップテーブ
ルを近似するグループにグループ化するステップと、該
グループ化されたルックアップテーブルに対応する前記
画像の輝度ヒストグラムを作成するステップと、該輝度
ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を決定するステップ
と、該谷部の輝度値を該グループ化されたルックアップ
テーブルと関連付けるステップと、該ルックアップテー
ブルと、該関連付けられた谷部の輝度値とを逆光補正デ
ータとして記憶するステップと、入力画像の輝度ヒスト
グラムを作成するステップと、該入力画像の輝度ヒスト
グラムの頻度の谷部の輝度値を決定するステップと、該
入力画像の該谷部の輝度値に対応する前記記憶されたル
ックアップテーブルを決定するステップと、該決定され
たルックアップテーブルにより該入力画像の逆光補正を
するステップと、を備えたことを特徴とする。

【０００８】また、請求項３に記載の発明は、複数の画
像の逆光補正の最適な結果に基づいて作成したルックア
ップテーブルを近似するグループにグループ化し、該グ
ループ化されたルックアップテーブルに対応する前記画
像の輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を該グルー
プ化されたルックアップテーブルと関連付けて記憶する
記憶手段と、入力画像の輝度ヒストグラムの頻度の谷部
の輝度値を決定する手段と、該入力画像の該谷部の輝度
値に対応する前記記憶されたルックアップテーブルを決
定する手段と、該決定されたルックアップテーブルによ
り該入力画像の逆光補正をする手段とを備えたことを特
徴とする。

【０００９】

【作用】従って、本願発明は、従来から複雑な処理を必
要として逆光処理に比較して、逆光補正処理が複雑にな
らず、補正効率が著しく向上され、更に、補正データを
蓄積して補正基準データを作成するので補正データを有
効利用できる。

【００１０】

【実施の形態】本願発明の一実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１１】図１は、本願発明の一実施の形態の基準ル
ックアップテーブルを示す。

【００１２】図２は、本願発明の実施の形態の要部ブロ
ック図を示す。図２において、１は被写体、1２は画像
入力装置としての一般的なデジタルカメラを示す。該デ
ジタルカメラ1２は、レンズ1３、ＣＣＤ1４，標本化部1
５および量子化部1６を含んでいる。該デジタルカメラ1
２の出力は、フレームメモリ17に結合され、このフレー
ムメモリ17の出力はデジタル／アナログ変換器１８を介
してモニタ１9に結合されている。前記フレームメモリ1
７の出力は輝度演算部１１に接続されている。

【００１３】また、この輝度演算部１１の出力は、本願
発明の特徴である逆光補正処理部２０の輝度ヒストグラ
ム演算部２１に結合され、該濃度ヒストグラム演算部２
１の出力は谷値決定部２２に結合され、該谷値決定部２
2の出力はルックアップテーブル選択部２3に結合され、
該ルックアップテーブル選択部２３の出力は補正処理部
２４に結合されている。この補正処理部２４の出力は、
出力処理部２６のＣＰＵ２７に結合されている。このＣ
ＰＵ２７はＲＡＭ２８に結合され、ＣＰＵ２７の出力は
イメージファイル２９および画像の出力装置３０に結合
されている。

【００１４】図３は、本願発明の実施の形態のフローチ
ャートを示す。

【００１５】図４は、輝度ヒストグラムの一例を示す
図。

【００１６】図５は、入力画像を示す。

【００１７】図６は、図５の入力画像の輝度ヒストグラ
ムを示す。

【００１８】この様な構成において、まず、本発明の特
徴ある動作を図に基づいて説明する。

【００１９】まず、逆光補正基準ルックアップテーブル
の作成について説明する。

【００２０】この基準ルックアップ作成には、数百点の
逆光画像データがランダムに集められる（図３のステッ
プ１、以下単に「ステップ」と言う）。

【００２１】次いで、この数百点の逆光画像の各々の逆
光画像に対して画素毎の逆光補正を行う。即ち、逆光画
像を一般的な画像入力装置（光電変換装置）を用いて各
画素データに分解し、逆光補正を必要とする画素につて
逆光補正を実行し、この逆光補正の結果が最適となる補
正値を決定する。この補正値に基づいて該逆光画像全体
の補正値を決定して、該逆光画像のルックアップテーブ
ル（補正テーブル）を作成する。

【００２２】この補正処理はステップ１で集められた逆
光画像データ全てに対して行われ、全ての逆光画像デー
タについて該ルックアップテーブルがそれぞれ作成され
る（ステップ２）。

【００２３】次いで、ルックアップテーブルが、近似す
るグループにグループ分けされる（ステップ３）。この
例では、図１（ａ）〜（Ｆ）に示す6つのルックアップ
テーブルに近似される。

【００２４】即ち、本例では、図１中の（ａ）は完全逆
光、（ｂ）は逆光強め、（ｃ）は一般的な逆光、（ｄ）
は半逆光、（ｅ）は補助光入り、（ｆ）露光不足の逆光
画像にそれぞれ対応する逆光補正基準ルックアップテー
ブルを示す。また、該ルックアップテーブルに対応し
て、ステップ１で集められた全逆光画像データも（ａ）
〜（ｆ）のグループにグループ分けされる。

【００２５】次いで、ステップ１で集められた全逆光画
像データについて、それぞれ輝度ヒストグラムが作成さ
れる。即ち、画像の各画素について一般的な輝度値演算
式、例えば下式を用いて輝度値を演算する。

【００２６】輝度値＝（Ｋｒ×Ｒ画素値）＋（Ｋｇ×Ｇ
画素値）＋（Ｋｂ×Ｂ画素値）但し、Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂは輝度値算出係数をそれぞれ示
す。

【００２７】この各画素の輝度値データにより、各輝度
値の頻度を算出して、輝度ヒストグラムを演算し、横軸
に輝度値（０〜２５５）を取り、縦軸に各画素の輝度値
の頻度を取った入力画像の輝度ヒストグラム（図４を参
照）を作成する。この輝度ヒストグラムから該輝度ヒス
トグラムの大きな山部がなだらかに減少してできる大き
な谷部の輝度値の頻度が最低値±５の輝度値である輝度
値Ａ（以下、単に「谷値」と言う）を演算し、決定す
る。この処理がステップ３により各々グループ化された
全逆光画像について実行され、全逆光画像について該谷
値Ａが決定される（ステップ４）。

【００２８】ここで、±５は経験的に求められた最適な
補正結果を得るための許容範囲である。

【００２９】この各逆光画像の谷値Ａを、前記ステップ
３でグループ化されたルックアップテーブルに関連付け
され、逆光補正基準データが作成される（ステップ
５）。

【００３０】即ち、各々の逆光画像に、上述の処理を行
い、統計処理すると、図１に示す、逆光補正基準ルック
アップテーブルが得られ、このルックアップテーブルに
以下に述べる谷値Ａが関連づけられた逆光補正基準デー
タが作成される。

【００３１】即ち、図１中の、（ａ）のルックアップテ
ーブルには、輝度値５４〜７４の谷値Ａをもつ逆光画
像、（ｂ）のルックアップテーブルには、輝度値７５〜
９５の谷値Ａをもつ逆光画像、（ｃ）のルックアップテ
ーブルには、輝度値９６〜１１４の谷値Ａをもつ逆光画
像、（ｄ）のルックアップテーブルには、輝度値１１５
〜１３３の谷値Ａをもつ逆光画像、（ｅ）のルックアッ
プテーブルには、輝度値１３４〜１５４の谷値Ａをもつ
逆光画像、（ｆ）のルックアップテーブルには、輝度値
１５５〜１７５の谷値Ａをもつ逆光画像がそれぞれ関連
付けられ、６グループの逆光補正基準データが作成され
る（ステップ５）。

【００３２】ここで、本願発明が、逆光画像の輝度ヒス
トグラムの谷値Ａに着目する理由を以下に示す。

【００３３】図４に示す様に、逆光画像の輝度ヒストグ
ラムは、被写体の反射光が少なく被写体が暗く撮影さ
れ、他方背景が被写体に対して著しく明るく撮影され、
被写体と背景との間にヒストグラムで谷間が生じる。こ
の逆光画像の輝度ヒストグラムに対して、順光画像の輝
度ヒストグラムは図示しないが、被写体からの反射光と
背景との光量がバランスされているので、輝度ヒストグ
ラムは“顕著な谷が生じない”分布となる。

【００３４】本願発明は、逆光で暗く撮影され被写体部
分を逆光画像の谷値に着目して、本来の光量バランスに
補正し、“なだらかな”輝度ヒストグラムを有する最適
撮影画像に補正するものであり、谷値に基づいて最適な
補正結果が得られ事は、本出願人の多数の逆光画像の補
正処理の結果で経験的および統計的に証明されている。

【００３５】ステップ５で作成された逆光補正基準デー
タは、図２に示したルックアップテーブル選択部２３に
記憶される（ステップ６）。

【００３６】この本発明の特徴である逆光補正基準デー
タを用いた入力画像の逆光補正処理を以下に示す。

【００３７】被写体１から発せられデジタルカメラ１２
のレンズ１３で集光された光は、ＣＣＤ１４に入力し、
色成分Ｒ，Ｇ，Ｂごとのアナログ輝度信号に変換され
る。この信号は、標本化部１５および量子化部１６でそ
れぞれ標本化および量子化され、元の画像の画像データ
は色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの濃度値としてフレームメモリ１７
に記憶される即ち、カラーデジタル画像データは、
Ｒ、Ｇ、Ｂのデジタル画像データに分離され、例えば８
ビット（２５６の階調）の濃度値レベルとして記憶部
（フレームメモリ１７）に記憶される。この入力画像は
Ｄ／Ａ変換器１８でアナログ信号に変換され、モニタ１
９によりモニタできる。

【００３８】ここで、本発明の元の画像の画像データと
しては、デジタルカメラからの入力画像の他に、フィル
ムや印画紙のスキャナからのカラーデジタル画像データ
等も使用できる。

【００３９】このフレームメモリ１７に記憶された画像
データは、輝度演算部１１において一般的な方法で各画
素の輝度が演算される。

【００４０】例えば、輝度演算部１１は、以下の演算式
を用いて各画素の輝度値を演算する。

【００４１】輝度値＝（Ｋｒ×Ｒ画素値）＋（Ｋｇ×Ｇ
画素値）＋（Ｋｂ×Ｂ画素値）但し、Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂは輝度値算出係数をそれぞれ示
す。

【００４２】この各画素毎の輝度値が輝度ヒストグラム
演算部２１に集積され、各画素の輝度値データにより、
各輝度値の頻度を算出して、輝度ヒストグラムを演算
し、横軸に輝度値（０〜２５５）を取り、縦軸に各画素
の輝度値の頻度を取った入力画像の輝度ヒストグラム１
０（図６）を作成して出力する（ステップ７）。

【００４３】この輝度ヒストグラムデータは、谷値決定
部２２に入力され、輝度ヒストグラムの谷間で頻度の最
低値±５である輝度値Ａを演算し、入力画像の谷値Ａを
決定する（ステップ８）。

【００４４】この入力画像の谷値Ａに基づいてルックア
ップテーブル選択部２３に記憶された逆光補正基準デー
タから逆光補正基準ルックアップテーブルが選択される
（ステップ９）。

【００４５】この例では、入力画像の谷値Ａは１３０で
あるので、ルックアップテーブルｄが選択される。

【００４６】補正処理部２４は、該ルックアップテーブ
ルにより、入力画像の各画素の輝度値を補正し、入力画
像の補正後の出力画像を出力装置３０に出力する（ステ
ップ１０）。

【００４７】更に、該出力画像データは、イメージファ
イル２９に記憶され、コンピュータの画面への張り付け
等に利用される。

【００４８】また、ＲＡＭ２８には、フローチャートに
基づいたプログラムが記憶され、このフローチャートに
従ってＣＰＵ２７が本装置を上述の如く制御している。

【００４９】尚、上述の例は、１つの谷値を用いる例を
示したが、該大きな谷部が複数ある場合には、これら複
数の谷部について同様な処理がなされる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、複数
の画像の逆光補正の最適な結果に基づくルックアップテ
ーブルを前記各々の画像に対して作成するステップと、
該作成された各ルックアップテーブルを近似するグルー
プにグループ化するステップと、該グループ化されたル
ックアップテーブルに対応する前記画像の輝度ヒストグ
ラムを作成するステップと、該輝度ヒストグラムの頻度
の谷部の輝度値を決定するステップと、該谷部の輝度値
を該グループ化されたルックアップテーブルと関連付け
るステップと、該ルックアップテーブルと、該関連付け
られた谷部の輝度値とを逆光補正データとして記憶する
ステップと、入力画像の輝度ヒストグラムを作成するス
テップと、該入力画像の輝度ヒストグラムの頻度の谷部
の輝度値を決定するステップと、該入力画像の該谷部の
輝度値に対応する前記記憶されたルックアップテーブル
を決定するステップと、該決定されたルックアップテー
ブルにより該入力画像の逆光補正をするステップと、を
備えたことを特徴とする。

【００５１】また、発明は、複数の画像の逆光補正の最
適な結果に基づいて作成したルックアップテーブルを近
似するグループにグループ化し、該グループ化されたル
ックアップテーブルに対応する前記画像の輝度ヒストグ
ラムの頻度の谷部の輝度値を該グループ化されたルック
アップテーブルと関連付けて記憶する記憶手段と、入力
画像の輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を決定す
る手段と、該入力画像の該谷部の輝度値に対応する前記
記憶されたルックアップテーブルを決定する手段と、該
決定されたルックアップテーブルにより該入力画像の逆
光補正をする手段とを備えたことを特徴とする。

【００５２】従って、本願発明は、従来から複雑な処理
を必要として逆光処理に比較して、逆光補正処理が複雑
にならず、補正効率が著しく向上され、更に、補正デー
タを蓄積して補正基準データを作成するので補正データ
を有効利用できる優れた効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜（ｆ）は、本願発明の一実施の形
態の逆光補正基準ックアップテーブルをそれぞれ示す。

【図２】図２は、本願発明の実施の形態の要部ブロック
図を示す。

【図３】図３は、本願発明の実施の形態のフローチャー
トを示す。

【図４】図４は、輝度ヒストグラムの一例を示す図。

【図５】図５は、入力画像を示す。

【図６】図６は、図５の入力画像の輝度ヒストグラムを
示す。

【符号の説明】

１被写体、１０輝度ヒストグラム、１１輝度演算
部、1２一般的なデジタルカメラ、１３レンズ、１
４ＣＣＤ，１５標本化部、１６量子化部、１７
レームメモリ、１８デジタル／アナログ変換器、１９
モニタ１9、２０逆光補正処理部、２１輝度ヒス
トグラム演算部、２２谷値決定部、２３ルックアッ
プテーブル選択部、２４補正処理部、２６出力処理
部、２７ＣＰＵ、２８ＲＡＭ、２９イメージファイ
ル、３０出力装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/14 Ｈ０４Ｎ 5/235 ５Ｃ０７７ 5/235 1/40 １０１Ｅ (72)発明者貞国元志大阪府大阪市西区江戸堀１丁目23番37号サカタインクス株式会社内Ｆターム(参考） 2H002 DB02 DB14 DB19 DB24 DB25 DB27 EB09 JA07 2H054 AA01 5B057 AA11 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE03 CE04 CE11 CH11 DA08 DA16 DB02 DC19 DC23 DC36 5C021 PA77 PA83 RA06 XA35 XA66 YC07 YC10 5C022 AA11 AB15 AB28 AB68 AC42 AC69 CA00 5C077 LL19 MM03 PP05 PQ19 PQ23 RR06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画像の逆光補正の最適な結果に基
づくルックアップテーブルを前記各々の画像に対して作
成するステップと、該作成された各ルックアップテーブルを近似するグルー
プにグループ化するステップと、該グループ化されたルックアップテーブルに対応する前
記画像の輝度ヒストグラムを作成するステップと、該輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を決定するス
テップと、該谷部の輝度値を該グループ化されたルックアップテー
ブルと関連付けるステップと、該ルックアップテーブルと、該関連付けられた谷部の輝
度値とを逆光補正データとして記憶するステップと、入力画像の輝度ヒストグラムを作成するステップと、該入力画像の輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を
決定するステップと、該入力画像の該谷部の輝度値に対応する前記記憶された
ルックアップテーブルを決定するステップと、該決定されたルックアップテーブルにより該入力画像の
逆光補正をするステップと、を備えたことを特徴とするデジタル画像の補正方法。
【請求項２】前記グループ化するステップが、複数の画像の各々を画素データに変換するステップと、該画素データに基づいて前記各々の画像に逆光補正を行
うステップと、を含む請求項１に記載のデジタル画像の補正方法。
【請求項３】前記輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝
度値が、該輝度ヒストグラムの大きな山部がなだらかに
減少してできる大きな谷部の頻度の最低である輝度値±
５の範囲で決定される請求項１または２に記載のデジタ
ル画像の補正方法。
【請求項４】複数の画像の逆光補正の最適な結果に基
づいて作成したルックアップテーブルを近似するグルー
プにグループ化し、該グループ化されたルックアップテ
ーブルに対応する前記画像の輝度ヒストグラムの頻度の
谷部の輝度値を該グループ化されたルックアップテーブ
ルと関連付けて記憶する記憶手段と、入力画像の輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度値を決
定する手段と、該入力画像の該谷部の輝度値に対応する前記記憶された
ルックアップテーブルを決定する手段と、該決定されたルックアップテーブルにより該入力画像の
逆光補正をする手段と、を備えたデジタル画像の補正装置。
【請求項５】前記輝度ヒストグラムの頻度の谷部の輝度
値が、該輝度ヒストグラムの大きな山部がなだらかに減
少してできる大きな谷部の頻度の最低である輝度値±５
の範囲で決定される請求項４に記載のデジタル画像の補
正装置。