JP2002094998A - デジタルカメラ及び画像補正装置及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペースバリアントな、ガンマ補正、ホワイ
トバランスの補正を行うことができ、これによって、ユ
ーザはより高度は画像加工を行うことができる。また、
デジタルカメラ特有のラティチュードの少なさも改善す
ることができるデジタルカメラ及び画像補正装置及び記
録媒体を提供することである。 【解決手段】 撮像後、フレームメモリ（６）に画像蓄
積し、複数の受光領域から測光データを収集し、前記測
光データに基づいて階調補正を行い、各箇所の輝度に応
じた個別のトーンカーブを適用し、前記階調補正を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子を備えた
デジタルカメラに係り、特にホワイトバランス、ガンマ
特性のパラメータの補正を行うデジタルカメラ及び画像
補正装置及び記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ等の撮像素子を備えたデジ
タルカメラでは、撮影時にＣＣＤ、又は、ＣＣＤとは別
に設けた測光手段によって得られたデータから、絞り、
ＣＣＤの露出時間、画像全体のガンマ補正を行ってい
る。この時、対象物がどれぐらい明るいかを測定して露
出が決められるのであるが、測光を測定する視界を複数
に分割した測光パターンを用いて、測光パターンのどの
場所がどれぐらい明るいかの測定を行う。このときの測
光パターンが、例えば中央重点測光であった場合には、
中央の露出の値を重視して全体の露出を決定するが、対
象物によっては、測光パターンで明るいところと暗いと
ころが分かれる被写体も存在する。

【０００３】そして、この測定された値で明るい方から
暗い方までをラティチュード（許される露出の幅）を考
慮し、デジタル化している。

【０００４】また、撮像した画像そのものから全体のホ
ワイトバランスの値を計算して、この１つのホワイトバ
ランスの値を元に、全体の補正を行う方法を用いてい
る。この補正は、デジタルカメラで撮った画像等のデー
タを、例えば１０ビットから８ビットに変換する階調変
換関数と呼ばれる１つの関数曲線を用いて変換すること
によって達成されている。

【０００５】ところで、電子的な撮像によるデジタルカ
メラは、撮像後にフォトレタッチソフトなどを用いて、
好みの絵作りができることが、銀塩カメラに対する一つ
の特徴ともなっている。デジタルカメラのデータフォー
マット、ｊｐｅｇ，ｔｉｆｆ等の画像を媒体に保存する
ファイル形式では、画像データのほかに、撮像時の条
件、コメント等が書き込めるような画像とは別のデータ
領域を持っている。

【０００６】一方、従来の一眼レフカメラ等では、露出
の計算をするために、被写界をいくつかの領域に分割し
て照度を測定して、露出を計算している。使用者の好み
によって、中心に重点を置いた露出計算（中央重点測
光）など、測光点の重み付け配分を行い露出の計算を行
うような工夫がなされている。また、同様にデジタルカ
メラにおいても、撮像時には、最終的に画像全体で１つ
の露出データを算出して、露出や電子シャッターの露光
時間、フラツシュの制御を行っている。

【０００７】さらに、特開平８−２２３５８７号公報や
特許公開２０００−０１３８０６号公報では、画像をプ
ロックごとに分割して、それぞれのブロックでのホワイ
トバランスを計算して、その領域で用いる光源の色温度
を変更する方法が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
銀塩カメラまたはデジタルカメラでは、明るいところに
露出を合わせると、明るいところは正しく分解される
が、暗いところは正しく分解されず、また、暗いところ
に露出を合わせると、暗いところは正しく分解される
が、明るいところは正しく分解されないということがあ
った。

【０００９】また、撮像した画像全体での１つのホワイ
トバランスの値を元にして、補正を行うような方法を用
いているため、変換する階調変換関数が、１つの曲線か
ら行なわれており、測光パターンのブロックの場所によ
って、その場所に合ったＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）
もしくはＤ／Ｄ（デジタル／デジタル）変換は行なわれ
ておらず、全体の各場所の階調に対応できていなかっ
た。

【００１０】すなわち、測光時の各測光パターンでの各
測光データを、計算して全体で１つのデータとして置き
換えており、多点の測光方式を用いると本来、画像の位
置によって変化するような、いわゆるスペースバリアン
トな、ガンマ特性やホワイトバランスのデータを持って
いるにも関わらず、実際には１つの露出データ（中央重
点測光、スポット測光、全体測光に関わらず）を用いて
いたため、各場所の測光データを反映しての画像出力は
行なわれていなかった。よって、例えばデジタルカメラ
においては、ラチチュードの不足が生じる場合があっ
た。

【００１１】従って、本発明の目的は、スペースバリア
ントな、ガンマ補正、ホワイトバランスの補正を行うこ
とができ、これによって、ユーザはより高度な画像加工
を行うことができ、さらには、デジタルカメラ特有のラ
ティチュードの少なさも改善することができるデジタル
カメラ及び画像補正装置及び記録媒体を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るデジタルカメラは、撮像後、フレーム
メモリに画像蓄積する蓄積部と、複数の受光領域から測
光データを得る測光部と、前記測光データに基づいて階
調補正を行う階調補正部とを有し、各箇所の輝度に応じ
た個別のトーンカーブを適用し、前記階調補正を行うこ
とを特徴としている。また、前記階調補正を行う際、ト
ーンカーブのパラメータを補間することによって、この
トーンカーブを補間することを特徴としている。また、
前記トーンカーブは、シグモイド曲線を用いることを特
徴としている。 前記階調補正を行う際、輝度に対応し
た任意のポイント座標における変換テーブルを用い、こ
のポイント座標の補間をすることを特徴としている。

【００１３】また、本発明に係る画像の補正装置は、被
写体の縁辺部において、補正係数がなめらかに変化にな
るように、被写体の撮像領域とさらにその領域外の部分
に対応する領域で測光を行い、撮像した画像の縁辺部で
のスペースバリアントなガンマ特性、ホワイトバランス
の補正特性の境界条件を求め、これを適用することを特
徴としている。また、撮像後、フレームメモリに蓄積さ
れた画像を、複数箇所の測光データから階調補正を行う
際、各箇所の輝度に応じた個別のトーンカーブを適用
し、階調補正を行うことを特徴としている。また、前記
階調補正を行う際、トーンカーブのパラメータを補間す
ることによって、このトーンカーブを補間することを特
徴としている。また、前記階調補正を行う際、輝度に対
応した任意のポイント座標における変換テーブルを用
い、このポイント座標の補間をすることで、補間用のト
ーンカーブを設定することを特徴としている。また、被
写体の縁辺部において、補正係数がなめらかに変化する
ように、被写体の撮像領域とさらにその領域外の部分に
対応する領域で測光を行い、撮像した画像の縁辺部での
スペースバリアントなガンマ特性、ホワイトバランスの
補正特性の境界条件を求め、これを適用することを特徴
としている。

【００１４】また、本発明に係る記録媒体は、撮像後、
フレームメモリに画像蓄積する蓄積部と、複数の受光領
域から測光データを得る測光部と、前記測光データに基
づいて階調補正を行う階調補正部とを有し、各箇所の輝
度に応じた個別のトーンカーブを適用し、前記階調補正
を行う処理をコンピュータに実行させる命令を含むプロ
グラムを格納している。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を、図
面を参照して説明する。なお、全図面において、共通す
る部分には、共通する参照符号を付す。

【００１６】初めに、本発明の第１の実施形態について
説明する。図１に第１の実施形態の構成の一例を示す。
まず、レンズ１を通った被写体の像はハーフミラー２で
分割され、一方は撮像素子３に結像され、他の一方は測
光デバイス４に導かれる。測光デバイス４は光の量を量
るのであれば１つの領域に１つの受光素子を対応させ
る。例えば、図２のような測光パターンにする、あるい
は、色温度情報も同時に得る場合は、１つの領域に波長
感度の異なる複数の受光素子を配置する。測光デバイス
４は複数の領域を持っており、測光デバイス４で得られ
た情報を元に、ＡＥ（Automatic exposure）算出手段５
によって撮像時の露出制御を行う。

【００１７】一方、撮像された画像はいったんフレーム
メモリ６に記憶される。その後、測光デバイス４で得ら
れた情報を元に、ホワイトバランス加工部７でホワイト
バランス加工を行い、ガンマ補正部８でのガンマ補正を
経て、画像を記録媒体９に保存する。このとき、撮像
後、フレームメモリ６に蓄積された画像に対して、受光
領域の複数箇所の測光データから階調補正（ガンマ補
正）を行う際、各箇所の輝度に応じた個別のトーンカー
ブを補正データとして適用する。階調補正処理は、コン
ピュータの記憶装置（ハードディスク等）に格納されて
いる、階調補正を行う処理を含むプログラムを用いて行
なわれる。

【００１８】また、画像の記録媒体としては、例えば、
スマートメディア、フラッシュカード、マイクロドライ
ブなどを用いることができ、特に限定するものではな
い。

【００１９】次に前記測光デバイス４の測光パターンの
一例を図２に示した。この測光デバイス４は、複数の受
光領域の情報を得ることができる。前記ＡＥの制御の場
合、銀塩カメラと同様に撮像時は画像の全領域を同じ露
出条件で撮像する。そのため、複数の領域で得られた情
報からは例えば、中央の領域に重点を置くような重み付
けによって全体の露出を算出するなど、傾斜配分を変化
させて露出条件を算出することを行う。

【００２０】また測光デバイス４の構成の一例として
は、図３のように、複数の受光素子３２の前に散乱板３
１を置き、広い領域での像の情報がそれぞれの受光素子
に反映されるようにしてもよい。

【００２１】そして、一旦フレームメモリ６に記憶され
た画像情報に階調補正を行う。そのために、撮像された
画像の測光パターンによる位置情報を、測光デバイス４
の位置に対応させる。それぞれの領域の重心位置はその
領域を代表する位置とする。測光デバイス４で得られた
それぞれの領域での情報（強度、色温度）から、その領
域を代表するホワイトバランス、ガンマ補正値を算出す
る。スペースバリアントな補正では、この代表値をそれ
ぞれの領域の重心位置に対応させ、画像全体の補正係数
を補間によって求め、全体になめらかに変化するように
する。このようにして求められた、画素位置によって異
なるホワイトバランスの補正係数でフレームメモリ内の
画像に対して色調補正を行う。また、各箇所の輝度に応
じ個別のトーンカーブを用い、ガンマ補正により階調補
正を行う。個別のトーンカーブを特徴づけるパラメータ
として、例えば１０ＢｉｔのレべルＩ_１から８Ｂｉｔの
レベルＩ_２への変換を行う場合に例えば以下のようなシ
グモイド曲線（シグモイド変換関数）を用いる。

【００２２】

【数１】

【００２３】このときパラメータをｐとすると、ｐ＞１
では暗い画素のコントラストが強調され、ｐ＜１では逆
に明るい画素のコントラストが強調される。図４に階調
変換関数（１０Ｂｉｔから８Ｂｉｔへの変換）の一実施
形態を示す。

【００２４】従って図５に示すように、それぞれの測光
デバイスでの輝度に対応し、各領域を代表する補正カー
ブが割り当てられる。ここでは、測光デバイスでの輝度
とパラメータｐを対応させておき、各領域の重心位置ｇ
１〜ｇ５が固有のパラメータ値を持っているようにす
る。これらの重心位置とパラメータの離散的な２次元の
関数を用いて、画像の全領域でパラメータｐがなめらか
になるように補間をとるような曲面を完成させる。この
ようにして画像全体でスぺースバリアントな階調補正を
行うことができる。

【００２５】また、図６に示すように、このような変換
を近似的に高速に行うために、例えば、輝度に対応し
て、入力レべルが、例えば、０，２５５，５１１，７６
７，１０２３のときの出力値がいくつになるかという変
換テーブルを持っておき、その間の値は、線形補間によ
って求めるようにする。このような方法を用いることに
より前述のような複雑な計算処理を省略し、メモリレジ
スタの加減算のみで階調変換を表現することができる。
このときの変換テーブルは０，２５５，５１１，７６
７，１０２３の４つの値に対してそれぞれ８ｂｉｔのテ
ーブルを持っていればよい。

【００２６】なお、上記に示した階調補正の関数は一例
にすぎず、任意にテーブルを設定できる。

【００２７】また、色調の補正は、測光センサで求めら
れた、例えば、ホワイト色をＨＳＬ色空間中で表現し、
上述のように撮像された画素位置と受光素子の位置を対
応させ、それぞれの受光素子の中間に対応する位置はべ
クトルの補間によって各画素に対応するようなホワイト
色を求める。これによって、先ほどと同様にスぺースバ
リアントな補正ができる。

【００２８】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００２９】レンズ１、測光デバイス４、撮像素子３な
どの配置は図１と同様である。測光デバイス４の第２の
実施形態の測光パターンを図７に示した。ｉ１からｉ５
で覆われた領域は撮像素子３の全領域に対応し、ｉ６か
らｉ９はその外側の領域に対応する。上述で説明したよ
うに、測光デバイス４の各受光領域で得られた測光デー
タを用いて、各受光領域でのガンマ関数のパラメータを
算出し、それをｉ１−ｉ９領域の重心位置に当てはめ
る。次に、ｉ２−ｉ５の領域の外側でのパラメータ値を
決めるために、外側にあるｉ６−ｉ９の測光データを用
いて、ｉ６−ｉ９の測光データの値と、ｉ２−ｉ５の重
心位置、ｉ６‐ｉ９の重心位置からそれぞれの中間位置
のデータの補間を行う。このようにして、スペースバリ
アントなガンマ特性、ホワイトバランスの補正特性の境
界条件を求め、縁辺部において、補正係数がなめらかに
変化できるようになる。

【００３０】また測光パターンとしては図８のようにし
てもよく、撮像素子３の全領域とその外側の測光データ
を比較できるような測光パターンであれば、形状は問わ
ない。また、前述のように、受光素子の前に散乱体を置
くようにしてもよい。

【００３１】このようにして、画像の外側の測光情報も
考慮して、画像全体に対してスペースバリアントな階調
の補正を行うことができる。

【００３２】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。

【００３３】本実施形態では、デジタルカメラ本体での
画像処理と、撮像後のソフトウエアによる画像処理を分
離している。

【００３４】レンズ１、測光デバイス４、撮像素子３な
どの配置は図１と同様であり、ガンマ補正処理をするプ
ロセスはなく、測光デバイス４からのデータが直接記録
媒体１９に出力されるようになっている。

【００３５】図９にその構成例を示す。図９の複数の受
光素子からなる測光デバイス４のデータは、ＡＥの制御
値の算出に使用されるが、一方、それぞれの受光素子で
のデータを、記録媒体１９への画像保存時に、画像ファ
イルのヘッダー領域に記録しておく。

【００３６】その後、それぞれの受光素子でのデータを
保存した、画像ファイルのヘッダー領域に記録した情報
を元にして、ソフトウエアを用いて上述したようなスペ
ースバリアントな階調補正を行う。

【００３７】このようにして、デジタルカメラ本体での
演算処理の負荷を軽減することにより構成を単純化する
ことができる。デジタルカメラ本体での階調変換（ガン
マ補正）は、複数の測光センサのデータから算出したス
ぺースインバリアントな単一のガンマ変換、あるいは、
あらかじめ用意したガンマ変換のテーブルによる変換の
みを行うだけで済むことになる。また、このテーブルに
ないポイントは、テーブルのポイント座標の補間を行な
うことにより算出される。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、デジタルカメラなどの
撮像素子を備えたカメラの露出、ガンマ補正、ホワイト
バランス補正において、被写体の異なる複数の位置に対
応する多点の測光を行い、そのデータを用いて、スペー
スバリアントな、ガンマ補正、ホワイトバランスの補正
を行うことができる。これによって、ユーザはより高度
な画像加工を行うことができる。

【００３９】また、デジタルカメラ特有のラティチュー
ドの少なさも改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る、構成の一例を
示す図。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る、測光パターン
の一例を示す図。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る、複数の受光素
子の前に散乱板を置いた例を示す図。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る、階調変換関数
の例を示す図。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る、測光デバイス
での輝度に対応し、各受光領域を代表する補正カーブの
割り当ての一例を示す図。

【図６】本発明の第１の実施形態に係る、階調変換関数
の例を示す図。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る、測光パターン
の一例を示す図。

【図８】本発明の第２の実施形態に係る、測光パターン
の一例を示す図。

【図９】本発明の第３の実施形態に係る、構成の一例を
示す図。

【符号の説明】

１…レンズ、２…ハーフミラー、３…撮像素子、４…測
光デバイス、９、１９…記録媒体、３１・・・散乱板、
３２・・・受光素子

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子と、 前記撮像素子によって撮像された画像データを蓄積する
   蓄積部と、 複数の受光領域から測光データを得る測光部と、 前記測光データに基づいて階調補正を行う階調補正部と
   を有し、 前記階調補正部は、各箇所の輝度に応じた個別のトーン
   カーブを適用して、階調補正を行うことを特徴とするデ
   ジタルカメラ。
2. 【請求項２】 前記階調補正を行う際、トーンカーブの
   パラメータを補間することによって、このトーンカーブ
   を補間することを特徴とする請求項１に記載のデジタル
   カメラ。
3. 【請求項３】 前記トーンカーブは、シグモイド曲線で
   あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   デジタルカメラ。
4. 【請求項４】 前記階調補正を行う際、輝度に対応した
   任意のポイント座標における変換テーブルを用い、前記
   ポイント座標の補間をすることを特徴とする請求項１に
   記載のデジタルカメラ。
5. 【請求項５】 被写体の縁辺部において、補正係数がな
   めらかに変化するように、被写体の撮像領域とさらにそ
   の領域外の部分に対応する領域で測光を行い、撮像した
   画像の縁辺部でのスペースバリアントなガンマ特性、ホ
   ワイトバランスの補正特性の境界条件を求め、これを適
   用することを特徴とする前記請求項１に記載のデジタル
   カメラ。
6. 【請求項６】 撮像素子と、 前記撮像素子によって撮像された画像データを蓄積する
   蓄積部と、 複数の受光領域から測光データを得る測光部と、 前記測光データに基づいて階調補正を行う階調補正部と
   を有し、 前記階調補正部は、各箇所の輝度に応じた個別のトーン
   カーブを適用して、階調補正を行うことを特徴とする画
   像補正装置。
7. 【請求項７】 前記階調補正を行う際、トーンカーブの
   パラメータを補間することによって、このトーンカーブ
   を補間することを特徴とする請求項６に記載の画像補正
   装置。
8. 【請求項８】 前記階調補正を行う際、輝度に対応した
   任意のポイント座標における変換テーブルを用い、この
   ポイント座標の補間をすることで、補間用のトーンカー
   ブを設定することを特徴とする請求項６に記載の画像補
   正装置。
9. 【請求項９】 被写体の縁辺部において、補正係数がな
   めらかに変化するように、被写体の撮像領域とさらにそ
   の領域外の部分に対応する領域で測光を行い、撮像した
   画像の縁辺部でのスペースバリアントなガンマ特性、ホ
   ワイトバランスの補正特性の境界条件を求め、これを適
   用することを特徴とする前記請求項６に記載の画像補正
   装置。
10. 【請求項１０】 撮像後、フレームメモリに画像蓄積す
    るステップと、 複数の受光領域から測光データを得るステップと、 前記測光データに基づいて各箇所の輝度に応じた個別の
    トーンカーブを適用し、階調補正を行うステップと、を
    コンピュータに実行させる命令を含むプログラムを格納
    した記録媒体。